JP2015222292A - Optical module - Google Patents

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亮 友井田
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亮 友井田
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an optical module capable of improving the yield rate by arranging a reflection film forming area to prevent peel-off of the reflection film from a baseplate.SOLUTION: The optical module includes: an internal waveguide 16 which is formed in a waveguide forming groove 1a on a baseplate 1; and a mirror part 15 for changing an optical path. The optical module includes optical elements 12a and 12b which are mounted on the surface of the baseplate 1 so as to face the mirror part 15, and each of which emits an optical signal to a core part 17 of the internal waveguide 16 via the mirror part 15 or receives an optical signal from the core part 17 of the internal waveguide 16 via the mirror part 15. The mirror part 15 is constituted of a reflection film 15a which is formed over an inclined plane of the front end face of the waveguide forming groove 1a. The reflection film 15a extends from the upper face of the baseplate 1 in a length direction of the internal waveguide 16.

Description

本発明は、光素子を備えた光モジュールに関する。   The present invention relates to an optical module including an optical element.

従来、図13(a)のように、光モジュールは、基板1の表面に形成された第1溝(導波路形成用溝)1a内に設けられた内部導波路16と、この第1溝1aの先端面に形成された光路変換用のミラー部15とを備えている。また、ミラー部15を介して内部導波路16のコア部17に光信号を発光し、若しくはミラー部15を介して内部導波路16のコア部17からの光信号を受光する光素子12を備えている。   Conventionally, as shown in FIG. 13A, the optical module includes an internal waveguide 16 provided in a first groove (waveguide forming groove) 1a formed on the surface of the substrate 1, and the first groove 1a. And an optical path changing mirror portion 15 formed on the front end surface of the optical path. Further, the optical element 12 is provided that emits an optical signal to the core portion 17 of the internal waveguide 16 via the mirror portion 15 or receives an optical signal from the core portion 17 of the internal waveguide 16 via the mirror portion 15. ing.

さらに、基板1の表面に形成された第2溝1b内に設けられ、内部導波路16のコア部17と光学的に結合するファイバコア部21を有する光ファイバ(外部導波路)2を備えている(特許文献1参照)。   Furthermore, an optical fiber (external waveguide) 2 having a fiber core portion 21 provided in the second groove 1b formed on the surface of the substrate 1 and optically coupled to the core portion 17 of the internal waveguide 16 is provided. (See Patent Document 1).

ところで、光モジュールが動作している場合、ミラー部15と合成樹脂製の内部導波路16は、光吸収によって発熱することがある。特に光素子12が発光素子であるときは、これに近いミラー部15付近は、光が拡がる前であるので、光のパワー密度が高いために、発熱温度が高くなる傾向になる。   By the way, when the optical module is operating, the mirror portion 15 and the synthetic resin internal waveguide 16 may generate heat due to light absorption. In particular, when the optical element 12 is a light-emitting element, the vicinity of the mirror portion 15 near this is before the light spreads, and thus the heat density tends to increase because the light power density is high.

このような光モジュールにおいて、短距離や低速伝送であれば、光素子12からの光のパワー密度が低いために、ミラー部15やその近傍の内部導波路16の発熱温度は、問題となるほど高くならない。しかし、長距離や高速伝送であれば、伝送信頼性を確保するために、より高い光出力が必要となり、その分、ミラー部15やその近傍の内部導波路16の発熱温度も高くなる。   In such an optical module, if the transmission distance is short or low, the power density of the light from the optical element 12 is low, so that the heat generation temperature of the mirror portion 15 and the internal waveguide 16 in the vicinity thereof is so high as to be a problem. Don't be. However, in the case of long distance and high-speed transmission, higher light output is required to ensure transmission reliability, and the heat generation temperature of the mirror unit 15 and the internal waveguide 16 in the vicinity thereof is increased accordingly.

そのため、ミラー部15やその近傍の内部導波路16の温度上昇に起因する応力のために、基板1からコア部17が剥離する可能性がある。   Therefore, there is a possibility that the core portion 17 is peeled off from the substrate 1 due to the stress caused by the temperature rise of the mirror portion 15 and the internal waveguide 16 in the vicinity thereof.

そこで、図13(b)のように、コア部17の前端17aをミラー部15から後退させることで温度上昇を抑制して、剥離が発生しにくいように工夫したものが提案されている。   Therefore, as shown in FIG. 13B, a device has been proposed in which the front end 17a of the core portion 17 is retracted from the mirror portion 15 to suppress the temperature rise so that peeling does not easily occur.

特開2013−3549号公報JP 2013-3549 A

しかしながら、基板1の傾斜面に反射率の向上のための反射膜(例えばAu膜)を形成してミラー部15が構成されている場合、ミラー部15の温度上昇に起因する応力のために、基板から反射膜が剥離しやすくなる。そのため、モジュールの歩留まり率が低下するという問題があった。   However, when the mirror part 15 is configured by forming a reflective film (for example, an Au film) for improving the reflectance on the inclined surface of the substrate 1, due to the stress caused by the temperature rise of the mirror part 15, The reflective film is easily peeled from the substrate. Therefore, there has been a problem that the module yield rate is lowered.

なお、図13(b)の背景技術のミラー部15は、基板1の傾斜面の上端と、後退されたコア部17の前端17a付近との間に形成されているように描かれている。しかし、反射膜自体の形成範囲については、十分な研究や開示がなされていないのが実情であった。   13B is drawn so as to be formed between the upper end of the inclined surface of the substrate 1 and the vicinity of the front end 17a of the retracted core portion 17. However, the actual situation is that sufficient research and disclosure have not been made on the formation range of the reflective film itself.

本発明は、前記問題を解消するためになされたもので、反射膜の形成範囲に工夫を加えることで、基板から反射膜を剥離しにくくして、歩留まり率を向上させることができる光モジュールを提供することを目的とするものである。   The present invention has been made to solve the above problems, and by adding a device to the formation range of the reflective film, an optical module that makes it difficult to peel the reflective film from the substrate and can improve the yield rate is provided. It is intended to provide.

前記課題を解決するために、本発明は、基板の表面に形成された導波路形成用溝内に設けられた内部導波路と、この溝の先端面に形成された光路変換用のミラー部とを備えている。このミラー部と対向するように基板の表面に実装され、ミラー部を介して内部導波路のコア部に光信号を発光し、若しくはミラー部を介して内部導波路のコア部からの光信号を受光する光素子を備えた光モジュールである。前記ミラー部は、前記導波路形成用溝の先端面である傾斜面に反射膜が形成されることで構成され、前記反射膜は、前記基板の上面から前記内部導波路の長さ方向に延在されている。   In order to solve the above-described problems, the present invention provides an internal waveguide provided in a waveguide forming groove formed on the surface of a substrate, and an optical path conversion mirror portion formed on the tip surface of the groove. It has. It is mounted on the surface of the substrate so as to face this mirror part, and emits an optical signal to the core part of the internal waveguide through the mirror part, or an optical signal from the core part of the internal waveguide through the mirror part. It is an optical module provided with the optical element which receives light. The mirror portion is configured by forming a reflective film on an inclined surface that is a tip surface of the waveguide forming groove, and the reflective film extends from the upper surface of the substrate in the length direction of the internal waveguide. Be present.

本発明によれば、導波路形成用溝の先端面である傾斜面に反射膜(例えばAu膜)を形成してミラー部を構成し、この反射膜は、基板の上面から内部導波路の長さ方向に延在するように形成範囲を設定したものである。   According to the present invention, a reflective film (for example, an Au film) is formed on the inclined surface that is the tip surface of the waveguide forming groove to form a mirror portion. The formation range is set so as to extend in the vertical direction.

したがって、反射膜は、傾斜面だけに密着しているのでは無く、基板の上面にも密着しているから、基板から反射膜が剥離しにくくなって、光モジュールの歩留まり率が向上するようになる。   Therefore, the reflection film is not only in close contact with the inclined surface but also in close contact with the upper surface of the substrate, so that the reflection film is difficult to peel off from the substrate and the yield rate of the optical module is improved. Become.

前記コア部の前端は、前記ミラー部から後退された位置に設定され、前記反射膜は、前記コア部の前端に重ならない付近まで延在されている構成とすることができる。   The front end of the core part may be set at a position retracted from the mirror part, and the reflective film may be extended to the vicinity not overlapping the front end of the core part.

この構成によれば、コア部の前端をミラー部から後退させることで温度上昇を抑制して、コア部に剥離が発生しにくくなる。   According to this configuration, the temperature rise is suppressed by retracting the front end of the core portion from the mirror portion, and the core portion is less likely to be peeled off.

前記反射膜は、前記導波路形成用溝のミラー底付近まで延在されている構成とすることができる。   The reflective film may be configured to extend to near the mirror bottom of the waveguide forming groove.

この構成によれば、反射膜は、さらに導波路形成用溝のミラー底付近まで延在するように形成範囲を設定したものである。したがって、基板から反射膜がより剥離しにくくなって、光モジュールの歩留まり率がより向上するようになる。また、反射膜が基板から剥離しにくくなることと相俟って、反射膜の上にコア部が重なる形態では、結果的にコア部も基板から剥離しにくくなることから、この点からも光モジュールの歩留まり率が向上することになる。   According to this configuration, the formation range of the reflective film is set so as to extend to the vicinity of the mirror bottom of the waveguide forming groove. Therefore, the reflective film is more difficult to peel off from the substrate, and the yield rate of the optical module is further improved. In addition, in combination with the fact that the reflective film is difficult to peel off from the substrate, the core part is also difficult to peel from the substrate when the core part is overlapped on the reflective film. The module yield rate is improved.

前記反射膜は、前記導波路形成用溝の溝部分の前端付近まで延在されている構成とすることができる。   The reflective film may be configured to extend to the vicinity of the front end of the groove portion of the waveguide forming groove.

この構成によれば、反射膜は、さらに導波路形成用溝の溝部分の前端付近まで延在するように形成範囲を設定したものである。したがって、基板から反射膜がより剥離しにくくなって、光モジュールの歩留まり率がより向上するようになる。   According to this configuration, the formation range of the reflective film is set so as to extend to the vicinity of the front end of the groove portion of the waveguide forming groove. Therefore, the reflective film is more difficult to peel off from the substrate, and the yield rate of the optical module is further improved.

前記反射膜は、前記導波路形成用溝の溝部分の前端よりも後方まで延在されている構成とすることができる。   The reflective film may be configured to extend further to the rear than the front end of the groove portion of the waveguide forming groove.

この構成によれば、反射膜は、さらに導波路形成用溝の溝部分の前端よりも後方まで延在するように形成範囲を設定したものである。したがって、基板から反射膜がより剥離しにくくなって、光モジュールの歩留まり率がより向上するようになる。   According to this configuration, the formation range of the reflective film is set so as to extend further to the rear than the front end of the groove portion of the waveguide forming groove. Therefore, the reflective film is more difficult to peel off from the substrate, and the yield rate of the optical module is further improved.

前記反射膜は、前記内部導波路のコア部の幅よりも狭幅に設定されている構成とすることができる。   The reflective film may be configured to be narrower than the width of the core portion of the internal waveguide.

この構成によれば、反射膜は、内部導波路のコア部の幅よりも狭幅の形成範囲に設定したものである。したがって、基板から反射膜が剥離しにくくなることと相俟って、反射膜の上にコア部の両側部分が重ならなくなるから、コア部自体も基板から剥離しにくくなるので、光モジュールの歩留まり率が向上することになる。   According to this configuration, the reflective film is set in a formation range narrower than the width of the core portion of the internal waveguide. Therefore, coupled with the fact that the reflective film is difficult to peel off from the substrate, both side portions of the core portion do not overlap on the reflective film, so the core portion itself is also difficult to peel off from the substrate. The rate will improve.

前記反射膜は、前記導波路形成用溝の上端付近の幅に設定されている構成とすることができる。   The reflection film may be configured to have a width in the vicinity of the upper end of the waveguide forming groove.

この構成によれば、反射膜は、さらに導波路形成用溝の上端付近の幅に形成範囲を設定したものである。したがって、基板から反射膜がより剥離しにくくなって、光モジュールの歩留まり率がより向上するようになる。反射膜が基板から剥離しにくくなることと相俟って、反射膜の上にクラッド部とコア部が重なる形態では、結果的にクラッド部とコア部も基板から剥離しにくくなることから、この点からも光モジュールの歩留まり率が向上することになる。   According to this configuration, the reflective film has a formation range set to a width near the upper end of the waveguide forming groove. Therefore, the reflective film is more difficult to peel off from the substrate, and the yield rate of the optical module is further improved. Combined with the fact that the reflective film is difficult to peel off from the substrate, the clad part and the core part are overlapped on the reflective film. As a result, the clad part and the core part are also difficult to peel from the substrate. From the point of view, the yield rate of the optical module is improved.

前記反射膜は、前記導波路形成用溝の上端幅よりも広幅に設定されている構成とすることができる。   The reflective film may be configured to be wider than the upper end width of the waveguide forming groove.

この構成によれば、反射膜は、さらに導波路形成用溝の上端幅よりも広幅に形成範囲を設定したものである。したがって、基板から反射膜がより剥離しにくくなって、光モジュールの歩留まり率がより向上するようになる。   According to this configuration, the formation range of the reflective film is set wider than the upper end width of the waveguide forming groove. Therefore, the reflective film is more difficult to peel off from the substrate, and the yield rate of the optical module is further improved.

本発明によれば、反射膜の形成範囲に工夫を加えることで、基板から反射膜を剥離しにくくして、歩留まり率を向上させることができる。   According to the present invention, by devising the formation range of the reflective film, it is difficult to peel the reflective film from the substrate, and the yield rate can be improved.

本発明に係る光モジュールの概略側面図である。1 is a schematic side view of an optical module according to the present invention. 第1実施形態の内部導波路であり、(a)は平面図、(b)は(a)のI−I線断面図、(c)は(a)のII−II線断面図である。It is an internal waveguide of 1st Embodiment, (a) is a top view, (b) is the II sectional view taken on the line of (a), (c) is the II-II sectional view taken on the line (a). 第2実施形態の内部導波路であり、(a)は平面図、(b)は(a)のI−I線断面図である。It is an internal waveguide of 2nd Embodiment, (a) is a top view, (b) is the II sectional view taken on the line of (a). 第3実施形態の内部導波路であり、(a)は平面図、(b)は(a)のI−I線断面図である。It is an internal waveguide of 3rd Embodiment, (a) is a top view, (b) is the II sectional view taken on the line of (a). 第4実施形態の内部導波路であり、(a)は平面図、(b)は(a)のI−I線断面図、(c)は(a)のII−II線断面図である。It is an internal waveguide of 4th Embodiment, (a) is a top view, (b) is the II sectional view taken on the line of (a), (c) is the II-II sectional view taken on the line of (a). 第5実施形態の内部導波路であり、(a)は平面図、(b)は(a)のI−I線断面図、(c)は(a)のII−II線断面図である。It is an internal waveguide of 5th Embodiment, (a) is a top view, (b) is the II sectional view taken on the line of (a), (c) is the II-II sectional view taken on the line of (a). 第6実施形態の内部導波路であり、(a)は平面図、(b)は(a)のI−I線断面図、(c)は(a)のII−II線断面図である。It is an internal waveguide of 6th Embodiment, (a) is a top view, (b) is the II sectional view taken on the line of (a), (c) is the II-II sectional view taken on the line (a). 第7実施形態の内部導波路であり、(a)は平面図、(b)は(a)のI−I線断面図、(c)は(a)のII−II線断面図である。It is an internal waveguide of 7th Embodiment, (a) is a top view, (b) is the II sectional view taken on the line of (a), (c) is the II-II sectional view taken on the line (a). (a)は第1実施形態の変形例の内部導波路の平面図、(b)は(a)のI−I線断面図、(c)は第2実施形態の変形例の内部導波路の平面図、(d)は(c)のI−I線断面図である。(A) is a top view of the internal waveguide of the modification of 1st Embodiment, (b) is the II sectional view taken on the line of (a), (c) is the internal waveguide of the modification of 2nd Embodiment. The top view and (d) are the II sectional view taken on the line of (c). (a)は第3実施形態の変形例の内部導波路の平面図、(b)は(a)のI−I線断面図、(c)は第4実施形態の変形例の内部導波路の平面図、(d)は(c)のI−I線断面図である。(A) is a top view of the internal waveguide of the modification of 3rd Embodiment, (b) is II sectional view taken on the line of (a), (c) is the internal waveguide of the modification of 4th Embodiment. The top view and (d) are the II sectional view taken on the line of (c). (a)は第5実施形態の変形例の内部導波路の平面図、(b)は第6実施形態の変形例の内部導波路の平面図、(c)は第7実施形態の変形例の内部導波路の平面図である。(A) is a top view of the internal waveguide of the modification of 5th Embodiment, (b) is a top view of the internal waveguide of the modification of 6th Embodiment, (c) is the modification of 7th Embodiment. It is a top view of an internal waveguide. (a)は第1、第5実施形態を組み合わせた変形例の平面図、(b)は第1、第6実施形態を組み合わせた変形例の平面図、(c)は反射膜をコア部の両側に沿って内部導波路の長さ方向に延在させた変形例の平面図である。(A) is a plan view of a modified example in which the first and fifth embodiments are combined, (b) is a plan view of a modified example in which the first and sixth embodiments are combined, and (c) is a reflection film of the core part. It is a top view of the modification extended in the length direction of the internal waveguide along both sides. 背景技術の光モジュールの内部導波路であり、(a)は側面断面図、(b)はコア部の前端を後退させた側面断面図である。It is an internal waveguide of the optical module of background art, (a) is side surface sectional drawing, (b) is side surface sectional drawing which made the front end of a core part retreat.

以下、本発明を実施するための形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。なお、背景技術と同一構成・作用の箇所は、同一番号を付して詳細な説明を省略する。   Hereinafter, embodiments for carrying out the present invention will be described in detail with reference to the drawings. Note that portions having the same configuration and operation as those of the background art are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof is omitted.

図1は本発明に係る光モジュールの概略側面図である。図1において、光モジュールは、発光側の第1基板(マウント基板)1と、受光側の第1基板(マウント基板)3と、この第1基板1,3を光学的に結合する光ファイバ2とを備えている。   FIG. 1 is a schematic side view of an optical module according to the present invention. In FIG. 1, an optical module includes a first substrate (mount substrate) 1 on a light emitting side, a first substrate (mount substrate) 3 on a light receiving side, and an optical fiber 2 that optically couples the first substrates 1 and 3. And.

第1基板1,3は、実装時の熱の影響や使用環境による応力の影響を避けるために、剛性が必要である。また、光伝送の場合は、発光素子12aから受光素子12bまでの光結合効率が必要になるので、光素子(発光素子12aと受光素子12b)12を高精度に実装することや使用中の位置変動を極力抑制する必要がある。このため、第1基板1,3として、本実施形態ではシリコン(Si)基板が採用されている。   The first substrates 1 and 3 need to have rigidity in order to avoid the influence of heat during mounting and the influence of stress due to the use environment. In the case of optical transmission, since optical coupling efficiency from the light emitting element 12a to the light receiving element 12b is required, the optical elements (the light emitting element 12a and the light receiving element 12b) 12 can be mounted with high accuracy and the position in use. It is necessary to suppress fluctuations as much as possible. For this reason, a silicon (Si) substrate is employed as the first substrates 1 and 3 in this embodiment.

特にシリコン基板であれば、シリコンの結晶方位を利用して表面に高精度のエッチング溝加工が可能〔この溝を利用して高精度なミラー部15(後述)、溝内に内部導波路16(後述)を形成する。〕となる。また、シリコン基板は、平坦性も良好である。   In particular, in the case of a silicon substrate, it is possible to process a highly accurate etching groove on the surface by utilizing the crystal orientation of silicon [a highly accurate mirror portion 15 (described later) using this groove, and an internal waveguide 16 ( (To be described later). ]. In addition, the silicon substrate has good flatness.

第1基板1,3は、それよりもサイズが大きい第2基板(インタポーザ基板)6の表面(上面)にそれぞれ設置されている。各第2基板6の裏面(下面)には、他の回路装置に電気的に接続するためのコネクタ7がそれぞれ取付けられている。   The first substrates 1 and 3 are respectively installed on the surface (upper surface) of a second substrate (interposer substrate) 6 having a larger size. Connectors 7 for electrically connecting to other circuit devices are respectively attached to the back surface (lower surface) of each second substrate 6.

第1基板1の表面(上面)には、電気信号を光信号に変換する発光素子12aが発光面を下向きとしてバンプ12c〔図13(b)参照〕でフリップチップ実装されている。また、第2基板6の表面には、この発光素子12aに電気信号を送信するためのIC回路が形成されたIC基板(信号処理部)4aが実装されている。   On the surface (upper surface) of the first substrate 1, a light emitting element 12a for converting an electric signal into an optical signal is flip-chip mounted with bumps 12c (see FIG. 13B) with the light emitting surface facing downward. An IC substrate (signal processing unit) 4a on which an IC circuit for transmitting an electrical signal to the light emitting element 12a is formed is mounted on the surface of the second substrate 6.

発光素子12aとして、本実施形態では、半導体レーザである面発光レーザ〔VCSEL(Vertical Cavity Surface Emitting Laser)〕が採用されている。この発光素子12aはLED等でもよい。   In the present embodiment, a surface emitting laser (VCSEL (Vertical Cavity Surface Emitting Laser)) that is a semiconductor laser is employed as the light emitting element 12a. The light emitting element 12a may be an LED or the like.

IC基板4aは、前記VCSELを駆動させるドライバICであり、発光素子12aの近傍に配設されている。そして、発光素子12aおよびIC基板4aは、第1基板1の表面に形成されたメタル回路(銅や金スパッタによるパターニング回路)に接続されている。   The IC substrate 4a is a driver IC that drives the VCSEL, and is disposed in the vicinity of the light emitting element 12a. The light emitting element 12a and the IC substrate 4a are connected to a metal circuit (patterning circuit by copper or gold sputtering) formed on the surface of the first substrate 1.

第1基板1の表面には、図2(c)に示すような略V字形の第1溝(導波路形成用溝)1aと、第1溝1aよりも深い略V字形の第2溝1bが前後方向に連なって形成されている。   On the surface of the first substrate 1, a substantially V-shaped first groove (waveguide forming groove) 1a as shown in FIG. 2C and a substantially V-shaped second groove 1b deeper than the first groove 1a. Are formed continuously in the front-rear direction.

第1溝1aの先端面には、発光素子12aの真下となる位置に、光路を90度屈曲させるための光路変換用のミラー部15が形成されている。このミラー部15は、図2を参照すれば、基板1の第1溝1aの先端面である傾斜面1cに、反射率の向上のための反射膜(例えばAu膜)15aを形成して構成されている。図2以下では、反射膜15aは比較的厚く描かれているが、実際には数μm程度の厚さである。なお、反射膜15aの光路変換に必要な範囲は、図2(a)にクロスハッチングで示す程度であり、その他の範囲は、光路変換機能を有しない。   On the front end surface of the first groove 1a, an optical path changing mirror portion 15 for bending the optical path by 90 degrees is formed at a position directly below the light emitting element 12a. Referring to FIG. 2, the mirror unit 15 is configured by forming a reflective film (for example, an Au film) 15 a for improving the reflectance on the inclined surface 1 c that is the tip surface of the first groove 1 a of the substrate 1. Has been. In FIG. 2 and subsequent figures, the reflective film 15a is depicted as being relatively thick, but in actuality it is about several μm thick. In addition, the range required for the optical path conversion of the reflective film 15a is an extent shown by cross hatching in FIG. 2A, and the other ranges do not have an optical path conversion function.

第1基板1の第1溝1a内には、第1基板1の発光素子12aと光学的に結合する内部導波路16が設けられている。   In the first groove 1a of the first substrate 1, an internal waveguide 16 that is optically coupled to the light emitting element 12a of the first substrate 1 is provided.

内部導波路16は、図2を参照すれば、光が伝播する屈折率の高いコア部17と、それよりも屈折率の低いクラッド部18とから構成されている。コア部17の左右の両面は、クラッド部18で覆われている。コア部17の上部は、第1基板1の表面と略同じ高さであり、クラッド部18の上部は、第1基板1の表面よりも僅かに盛り上げられている。クラッド部18の上部は、第1溝1aの両側で基板1の表面に密着されている。   Referring to FIG. 2, the internal waveguide 16 includes a core part 17 having a high refractive index through which light propagates and a clad part 18 having a refractive index lower than that. Both left and right sides of the core portion 17 are covered with a clad portion 18. The upper portion of the core portion 17 is substantially the same height as the surface of the first substrate 1, and the upper portion of the cladding portion 18 is slightly raised from the surface of the first substrate 1. The upper portion of the clad portion 18 is in close contact with the surface of the substrate 1 on both sides of the first groove 1a.

図1に戻って、内部導波路16が設けられた第1基板1の表面の所定位置には、発光素子12aが実装され、この発光素子12aと第1基板1の表面との間には、アンダーフィルが充填されている。   Returning to FIG. 1, a light emitting element 12 a is mounted at a predetermined position on the surface of the first substrate 1 on which the internal waveguide 16 is provided. Between the light emitting element 12 a and the surface of the first substrate 1, Underfill is filled.

一方、受光側の第1基板3の基本的な構成は、発光側の第1基板1と同様に構成されている。ただし、受光側の第1基板3の表面(上面)に、光信号を電気信号に変換する受光素子12bが受光面を下向きとしてフリップチップ実装されている。また、第2基板6の表面に、この受光素子12bに電気信号を送信するためのIC回路が形成されたIC基板(信号処理部)4bが実装されている点で、発光側の第1基板1と異なる。この受光素子12bとしては、PD(Photo Diode)が採用されており、IC基板4bは、電流・電圧の変換を行うTIA(Trans−impedance Amplifier)などの素子である。   On the other hand, the basic configuration of the first substrate 3 on the light receiving side is the same as that of the first substrate 1 on the light emitting side. However, a light receiving element 12b for converting an optical signal into an electrical signal is flip-chip mounted on the surface (upper surface) of the first substrate 3 on the light receiving side with the light receiving surface facing downward. In addition, on the surface of the second substrate 6, an IC substrate (signal processing unit) 4b on which an IC circuit for transmitting an electric signal to the light receiving element 12b is formed is mounted. Different from 1. As this light receiving element 12b, PD (Photo Diode) is adopted, and the IC substrate 4b is an element such as a TIA (Trans-impedance Amplifier) that performs current / voltage conversion.

発光側の第1基板1と受光側の第1基板3およびIC基板4a,4bは、第2基板6の表面に取付けたシールドケース8でそれぞれシールドされていて、光ファイバ2は、シールドケース8の貫通孔8aを貫通させている。   The first substrate 1 on the light emitting side, the first substrate 3 on the light receiving side, and the IC substrates 4a and 4b are respectively shielded by a shield case 8 attached to the surface of the second substrate 6, and the optical fiber 2 is shielded by the shield case 8 This through-hole 8a is made to penetrate.

光ファイバ2は、発光側の第1基板1の内部導波路16のコア部17と、受光側の第1基板3の内部導波路16のコア部17とを光学的に結合可能なファイバコア部21を内部に有している。そして、このファイバコア部21の外周を包囲するファイバクラッド部22と、このファイバクラッド部22の外周を被覆する被覆部23とで構成されるコードタイプである。このファイバコア部21とファイバクラッド部22と被覆部23は円形状である。   The optical fiber 2 is a fiber core part that can optically couple the core part 17 of the internal waveguide 16 of the first substrate 1 on the light emitting side and the core part 17 of the internal waveguide 16 of the first substrate 3 on the light receiving side. 21 inside. And it is a cord type comprised by the fiber clad part 22 surrounding the outer periphery of this fiber core part 21, and the coating | coated part 23 which coat | covers the outer periphery of this fiber clad part 22. FIG. The fiber core part 21, the fiber clad part 22, and the covering part 23 are circular.

光ファイバ2は、シールドケース8の貫通孔8aを貫通して第1基板1の第2溝1bの手前付近で被覆部23が剥がされて、ファイバクラッド部22が露出されている。   The optical fiber 2 passes through the through-hole 8a of the shield case 8, and the covering portion 23 is peeled off in the vicinity of the second groove 1b of the first substrate 1 so that the fiber cladding portion 22 is exposed.

そして、第1基板1の第2溝1bに光ファイバ2のファイバクラッド部22を設置して、第1溝1aとの境部分の立ち上がり傾斜部でファイバクラッド部22の位置決めをする。このときに、第1基板1の内部導波路16のコア部17と光ファイバ2のファイバコア部21の光軸が一致した位置決め状態で光学的に結合されるようになる。   And the fiber clad part 22 of the optical fiber 2 is installed in the 2nd groove | channel 1b of the 1st board | substrate 1, and the fiber clad part 22 is positioned in the rising inclination part of the boundary part with the 1st groove | channel 1a. At this time, optical coupling is performed in a positioning state in which the optical axes of the core portion 17 of the internal waveguide 16 of the first substrate 1 and the fiber core portion 21 of the optical fiber 2 coincide.

第1基板1の表面の位置において、光ファイバ2のファイバクラッド部22の上部には押えブロック24が配置され、この押えブロック24と第2溝1bとの間の空間には、接着剤が充填されている。   At the position of the surface of the first substrate 1, a presser block 24 is disposed above the fiber cladding portion 22 of the optical fiber 2, and the space between the presser block 24 and the second groove 1 b is filled with an adhesive. Has been.

このように、光ファイバ2のファイバクラッド部22の先端側は、押えブロック24で第2溝1bに押え付けられた状態で、押えブロック24とともに第1基板1に接着剤で接着固定されるようになる。   As described above, the front end side of the fiber clad portion 22 of the optical fiber 2 is bonded and fixed to the first substrate 1 together with the presser block 24 while being pressed against the second groove 1b by the presser block 24. become.

図2は、第1実施形態の内部導波路16であり、(a)は平面図、(b)は(a)のI−I線断面図、(c)は(a)のII−II線断面図である。   2A and 2B show the internal waveguide 16 of the first embodiment, where FIG. 2A is a plan view, FIG. 2B is a cross-sectional view taken along line II of FIG. 2A, and FIG. 2C is a line II-II of FIG. It is sectional drawing.

基板1の第1溝1aの断面形状は略V字形である。また、クラッド部18の上部の幅は、ミラー底1eの最大幅Wよりも広く設定されているが、狭く設定されていても差し支えはない。   The cross-sectional shape of the first groove 1a of the substrate 1 is substantially V-shaped. The width of the upper portion of the clad portion 18 is set wider than the maximum width W of the mirror bottom 1e, but it may be set narrower.

コア部17の前端17aは、ミラー部15から後退された位置に設定されている。また、クラッド部18の前端18aは、第1溝1aの略V字形の溝部分の前端1dの位置に設定しているが、必ずしもこの位置である必要はない。これらのことは、第1溝1aの断面形状を略台形とした場合でも同様である。   The front end 17 a of the core portion 17 is set at a position retracted from the mirror portion 15. Moreover, although the front end 18a of the clad part 18 is set at the position of the front end 1d of the substantially V-shaped groove portion of the first groove 1a, it is not always necessary to be at this position. These are the same even when the cross-sectional shape of the first groove 1a is substantially trapezoidal.

基板1の傾斜面1cに形成された反射膜15aは、ミラー底1eの最大幅Wよりも広い幅で、前端15bの付近から基板1の上面に広く密着されている。そして、内部導波路16の長さ方向に、少なくともコア部17の前端17aに重ならない直前付近まで延在されている。なお、重ならないのであれば、コア部17の前端17aと一致してもよい。   The reflective film 15a formed on the inclined surface 1c of the substrate 1 is wider than the maximum width W of the mirror bottom 1e and is in close contact with the upper surface of the substrate 1 from the vicinity of the front end 15b. Then, it extends in the length direction of the internal waveguide 16 to at least the vicinity immediately before it does not overlap the front end 17 a of the core portion 17. If they do not overlap, they may coincide with the front end 17a of the core portion 17.

第1実施形態の構成であれば、第1溝1aの傾斜面1cに反射膜15aを形成してミラー部15を構成している。この反射膜15aは、基板1の上面から内部導波路16の長さ方向に、少なくともコア部17の前端17aに重ならない付近まで延在するように形成範囲(符号A参照)を設定したものである。   If it is the structure of 1st Embodiment, the reflective film 15a is formed in the inclined surface 1c of the 1st groove | channel 1a, and the mirror part 15 is comprised. The reflection film 15a is formed with a formation range (see reference A) so as to extend from the upper surface of the substrate 1 in the length direction of the internal waveguide 16 to at least the vicinity of the front end 17a of the core portion 17. is there.

したがって、反射膜15aは、傾斜面1cだけに密着しているのでは無く、基板1の上面にも広く密着しているから、基板1から反射膜15aが剥離しにくくなって、光モジュールの歩留まり率が向上するようになる。   Accordingly, since the reflective film 15a is not only in close contact with the inclined surface 1c but also in close contact with the upper surface of the substrate 1, the reflective film 15a is difficult to peel off from the substrate 1 and the yield of the optical module is increased. The rate will increase.

特に、第1溝1aの断面形状が略V字形であると、硬化処理用のUV光が届きにくいミラー底1eでのコア部17の密着性が悪くなる。そこで、コア部17の前端17aの付近を基板1に直接密着させ、反射膜15aに重ならないようにすることで、コア部17の剥離防止により良い効果が得られる。また、コア部17の前端17aをミラー部15から後退した位置に設定することで、コア部17の温度上昇が抑制されて剥離が発生しにくくなる。   In particular, when the cross-sectional shape of the first groove 1a is substantially V-shaped, the adhesiveness of the core portion 17 at the mirror bottom 1e where the UV light for curing treatment is difficult to reach becomes poor. Thus, by bringing the vicinity of the front end 17a of the core portion 17 into direct contact with the substrate 1 so as not to overlap the reflective film 15a, a better effect can be obtained for preventing the core portion 17 from peeling off. In addition, by setting the front end 17a of the core portion 17 to a position retracted from the mirror portion 15, the temperature rise of the core portion 17 is suppressed and peeling is less likely to occur.

図3は、第2実施形態の内部導波路16であり、(a)は平面図、(b)は(a)のI−I線断面図である。第1実施形態と相違するのは、反射膜15aは、ミラー底1eの付近まで延在するように形成範囲(符号B参照)を設定した点である。   3A and 3B show the internal waveguide 16 according to the second embodiment. FIG. 3A is a plan view, and FIG. 3B is a cross-sectional view taken along the line II of FIG. The difference from the first embodiment is that the reflection film 15a has a formation range (see reference B) set so as to extend to the vicinity of the mirror bottom 1e.

第2実施形態の構成であれば、基板1から反射膜15aがより剥離しにくくなって、光モジュールの歩留まり率がより向上するようになる。また、反射膜15aが基板1から剥離しにくくなることと相俟って、反射膜15aの上にコア部17が重なる形態(以下の各実施形態も含む。)では、結果的にコア部17も基板1から剥離しにくくなる。これにより、光モジュールの歩留まり率が向上することになる。   If it is the structure of 2nd Embodiment, the reflective film 15a will become more difficult to peel from the board | substrate 1, and the yield rate of an optical module will improve more. In addition, in combination with the fact that the reflective film 15a is difficult to peel from the substrate 1, the core part 17 overlaps the reflective film 15a (including the following embodiments) as a result. Becomes difficult to peel off from the substrate 1. As a result, the yield rate of the optical module is improved.

図4は、第3実施形態の内部導波路16であり、(a)は平面図、(b)は(a)のI−I線断面図である。第1実施形態と相違するのは、反射膜15aは、第1溝1aの溝部分の前端1dの付近まで延在するように形成範囲(符号C参照)を設定した点である。   4A and 4B show the internal waveguide 16 according to the third embodiment. FIG. 4A is a plan view and FIG. 4B is a cross-sectional view taken along the line II of FIG. The difference from the first embodiment is that the reflective film 15a has a formation range (see reference C) set so as to extend to the vicinity of the front end 1d of the groove portion of the first groove 1a.

第3実施形態の構成であれば、基板1から反射膜15aがより剥離しにくくなって、光モジュールの歩留まり率がより向上するようになる。   If it is the structure of 3rd Embodiment, the reflective film 15a will become more difficult to peel from the board | substrate 1, and the yield rate of an optical module will improve more.

図5は、第4実施形態の内部導波路16であり、(a)は平面図、(b)は(a)のI−I線断面図、(c)は(a)のII−II線断面図である。第1実施形態と相違するのは、反射膜15aは、第1溝1aの溝部分の前端1dよりも後方まで延在するように形成範囲(符号D参照)を設定した点である。   5A and 5B show the internal waveguide 16 according to the fourth embodiment, where FIG. 5A is a plan view, FIG. 5B is a cross-sectional view taken along line II of FIG. 5A, and FIG. 5C is a line II-II of FIG. It is sectional drawing. The difference from the first embodiment is that the reflective film 15a has a formation range (see reference D) set so as to extend to the rear of the front end 1d of the groove portion of the first groove 1a.

第4実施形態の構成であれば、基板1から反射膜15aがより剥離しにくくなって、光モジュールの歩留まり率がより向上するようになる。   If it is the structure of 4th Embodiment, it will become difficult to peel the reflective film 15a from the board | substrate 1, and the yield rate of an optical module will improve more.

第1〜第4実施形態において、コア部17の前端17aは、ミラー部15から後退された位置に設定する必要は必ずしも無い。すなわち、第1実施形態に対応する図9(a)(b)のように、コア部17の上部は、第1基板1の表面よりも僅かに盛り上げられており、その前端17aはミラー部15の上端付近に位置させている。また、クラッド部18の上部は、コア部17の上部よりも僅かに盛り上げられており、その前端18aはミラー部15の上端よりも延在して、基板1の表面に密着させている。このように構成することもできる。   In the first to fourth embodiments, the front end 17 a of the core portion 17 does not necessarily need to be set at a position retracted from the mirror portion 15. That is, as shown in FIGS. 9A and 9B corresponding to the first embodiment, the upper portion of the core portion 17 is slightly raised from the surface of the first substrate 1, and the front end 17 a is the mirror portion 15. It is located near the top of Further, the upper portion of the clad portion 18 is slightly raised from the upper portion of the core portion 17, and the front end 18 a extends from the upper end of the mirror portion 15 to be in close contact with the surface of the substrate 1. It can also be configured in this way.

なお、第2実施形態に対応する図9(c)(d)、第3実施形態に対応する図10(a)(b)、第4実施形態に対応する図10(c)(d)も同様である。   9C and 9D corresponding to the second embodiment, FIGS. 10A and 10B corresponding to the third embodiment, and FIGS. 10C and 10D corresponding to the fourth embodiment. It is the same.

図6は、第5実施形態の内部導波路16であり、(a)は平面図、(b)は(a)のI−I線断面図、(c)は(a)のII−II線断面図である。第4実施形態と相違するのは、反射膜15aは、内部導波路16のコア部17の幅よりも狭幅となるように形成範囲(符号E参照)を設定した点である。   6A and 6B show the internal waveguide 16 according to the fifth embodiment, where FIG. 6A is a plan view, FIG. 6B is a cross-sectional view taken along line II in FIG. 6A, and FIG. It is sectional drawing. The difference from the fourth embodiment is that the reflective film 15a has a formation range (see symbol E) that is narrower than the width of the core portion 17 of the internal waveguide 16.

第5実施形態の構成であれば、基板1から反射膜15aが剥離しにくくなることと相俟って、反射膜15aの上にコア部17の両側部分が重ならなくなるから、コア部17自体も基板1から剥離しにくくなる。これにより、光モジュールの歩留まり率が向上することになる。   With the configuration of the fifth embodiment, coupled with the fact that the reflective film 15a is difficult to peel from the substrate 1, both side portions of the core part 17 do not overlap with the reflective film 15a. Becomes difficult to peel off from the substrate 1. As a result, the yield rate of the optical module is improved.

図7は、第6実施形態の内部導波路16であり、(a)は平面図、(b)は(a)のI−I線断面図、(c)は(a)のII−II線断面図である。第4実施形態と相違するのは、反射膜15aは、第1溝1aの上端1f付近の幅となるように形成範囲(符号F参照)を設定した点である。   7A and 7B show the internal waveguide 16 of the sixth embodiment, where FIG. 7A is a plan view, FIG. 7B is a cross-sectional view taken along line II of FIG. 7A, and FIG. 7C is a line II-II of FIG. It is sectional drawing. The difference from the fourth embodiment is that the reflection film 15a has a formation range (see reference F) so as to have a width near the upper end 1f of the first groove 1a.

第6実施形態の構成であれば、反射膜15aが基板1から剥離しにくくなることと相俟って、反射膜15aの上にクラッド部18とコア部17が重なる形態では、結果的にクラッド部18とコア部17も基板1から剥離しにくくなる。これにより、光モジュールの歩留まり率が向上することになる。   With the configuration of the sixth embodiment, coupled with the fact that the reflective film 15a is less likely to peel from the substrate 1, the clad portion 18 and the core portion 17 overlap the reflective film 15a as a result. The part 18 and the core part 17 are also difficult to peel from the substrate 1. As a result, the yield rate of the optical module is improved.

図8は、第7実施形態の内部導波路16であり、(a)は平面図、(b)は(a)のI−I線断面図、(c)は(a)のII−II線断面図である。第7実施形態は、基本的には図5の第4実施形態と同じ構成であり、具体的には、反射膜15aは、第1溝1aの上端1fの幅よりも広幅となるように形成範囲(符号G参照)を設定した点である。   8A and 8B show the internal waveguide 16 of the seventh embodiment, where FIG. 8A is a plan view, FIG. 8B is a cross-sectional view taken along the line II of FIG. 8A, and FIG. 8C is the II-II line of FIG. It is sectional drawing. The seventh embodiment is basically the same configuration as the fourth embodiment of FIG. 5, and specifically, the reflection film 15a is formed to be wider than the width of the upper end 1f of the first groove 1a. This is a point where a range (see symbol G) is set.

第7実施形態の構成であれば、基板1から反射膜15aがより剥離しにくくなって、光モジュールの歩留まり率がより向上するようになる。   If it is the structure of 7th Embodiment, the reflective film 15a will become more difficult to peel from the board | substrate 1, and the yield rate of an optical module will improve more.

第5〜第7実施形態において、コア部17の前端17aは、ミラー部15から後退された位置に設定する必要は必ずしも無い。すなわち、第5実施形態に対応する図11(a)のように、コア部17の上部は、第1基板1の表面よりも僅かに盛り上げられており、その前端17aはミラー部15の上端付近に位置させている。また、クラッド部18の上部は、コア部17の上部よりも僅かに盛り上げられており、その前端18aはミラー部15の上端よりも延在して、基板1の表面に密着させている。このように構成することもできる。   In the fifth to seventh embodiments, the front end 17 a of the core portion 17 does not necessarily need to be set at a position retracted from the mirror portion 15. That is, as shown in FIG. 11A corresponding to the fifth embodiment, the upper portion of the core portion 17 is slightly raised from the surface of the first substrate 1, and the front end 17 a is near the upper end of the mirror portion 15. Is located. Further, the upper portion of the clad portion 18 is slightly raised from the upper portion of the core portion 17, and the front end 18 a extends from the upper end of the mirror portion 15 to be in close contact with the surface of the substrate 1. It can also be configured in this way.

なお、第6実施形態に対応する図11(b)、第7実施形態に対応する図11(c)も同様である。   The same applies to FIG. 11 (b) corresponding to the sixth embodiment and FIG. 11 (c) corresponding to the seventh embodiment.

第1〜第4実施形態(図9、図10の変形例も含む。)は、反射膜15aを内部導波路16の長さ方向に延在させることで、基板1との密着性を良好にするものである。   In the first to fourth embodiments (including the modified examples of FIGS. 9 and 10), the reflective film 15 a extends in the length direction of the internal waveguide 16, so that the adhesion with the substrate 1 is improved. To do.

第5〜第7実施形態(図11の変形例も含む。)は、反射膜15aを内部導波路16の幅方向に延在させることで、基板1との密着性を良好にするものである。   In the fifth to seventh embodiments (including the modification of FIG. 11), the reflective film 15 a extends in the width direction of the internal waveguide 16, thereby improving the adhesion with the substrate 1. .

これらのことから、第1〜第4実施形態と5〜第7実施形態とを適宜に組み合わせることも可能である。例えば、図12(a)は、第1実施形態と第5実施形態とを組み合わせた変形例、図12(b)は第1実施形態と第6実施形態とを組み合わせた変形例である。その他、図12(c)のように、第1実施形態において、反射膜15aをコア部17の両側に沿って内部導波路16の長さ方向に延在させること等もできる。   From these things, it is also possible to combine 1st-4th embodiment and 5th-7th embodiment suitably. For example, FIG. 12A is a modified example in which the first embodiment and the fifth embodiment are combined, and FIG. 12B is a modified example in which the first embodiment and the sixth embodiment are combined. In addition, as shown in FIG. 12C, in the first embodiment, the reflective film 15 a can be extended in the length direction of the internal waveguide 16 along both sides of the core portion 17.

1 第1基板(基板)
1a 第1溝(導波路形成用溝)
1c 傾斜面(先端面)
1d 溝部分の前端
1e ミラー底
1f 上端
12a 発光素子
12b 受光素子
15 ミラー部
15a 反射膜
15b 前端
16 内部導波路
17 コア部
17a 前端
18 クラッド部
18a 前端
1 First substrate (substrate)
1a 1st groove (groove for waveguide formation)
1c Inclined surface (tip surface)
1d Front end 1e of groove portion Mirror bottom 1f Upper end 12a Light emitting element 12b Light receiving element 15 Mirror part 15a Reflective film 15b Front end 16 Internal waveguide 17 Core part 17a Front end 18 Clad part 18a Front end

Claims (8)

基板の表面に形成された導波路形成用溝内に設けられた内部導波路と、この溝の先端面に形成された光路変換用のミラー部と、このミラー部と対向するように基板の表面に実装され、ミラー部を介して内部導波路のコア部に光信号を発光し、若しくはミラー部を介して内部導波路のコア部からの光信号を受光する光素子とを少なくとも備えた光モジュールにおいて、
前記ミラー部は、前記導波路形成用溝の先端面である傾斜面に反射膜が形成されることで構成され、前記反射膜は、前記基板の上面から前記内部導波路の長さ方向に延在されていることを特徴とする光モジュール。
An internal waveguide provided in a waveguide forming groove formed on the surface of the substrate, an optical path converting mirror formed on the front end surface of the groove, and the surface of the substrate so as to face the mirror And an optical module that includes at least an optical element that emits an optical signal to the core portion of the internal waveguide via the mirror portion or receives an optical signal from the core portion of the internal waveguide via the mirror portion. In
The mirror portion is configured by forming a reflective film on an inclined surface that is a tip surface of the waveguide forming groove, and the reflective film extends from the upper surface of the substrate in the length direction of the internal waveguide. An optical module characterized by being present.
前記コア部の前端は、前記ミラー部から後退された位置に設定され、前記反射膜は、前記コア部の前端に重ならない付近まで延在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。   The front end of the core part is set at a position retracted from the mirror part, and the reflective film extends to a position not overlapping the front end of the core part. Optical module. 前記反射膜は、前記導波路形成用溝のミラー底付近まで延在されていることを特徴とする請求項1または2に記載の光モジュール。   The optical module according to claim 1, wherein the reflective film extends to a vicinity of a mirror bottom of the waveguide forming groove. 前記反射膜は、前記導波路形成用溝の溝部分の前端付近まで延在されていることを特徴とする請求項1または2に記載の光モジュール。   The optical module according to claim 1, wherein the reflective film extends to a vicinity of a front end of a groove portion of the waveguide forming groove. 前記反射膜は、前記導波路形成用溝の溝部分の前端よりも後方まで延在されていることを特徴とする請求項1または2に記載の光モジュール。   3. The optical module according to claim 1, wherein the reflection film extends to a rear side from a front end of a groove portion of the waveguide forming groove. 前記反射膜は、前記内部導波路のコア部の幅よりも狭幅に設定されていることを特徴とする請求項1〜5のいずれか一項に記載の光モジュール。   The optical module according to claim 1, wherein the reflective film is set to be narrower than a width of a core portion of the internal waveguide. 前記反射膜は、前記導波路形成用溝の上端付近の幅に設定されていることを特徴とする請求項1〜5のいずれか一項に記載の光モジュール。   The optical module according to claim 1, wherein the reflective film is set to have a width in the vicinity of an upper end of the waveguide forming groove. 前記反射膜は、前記導波路形成用溝の上端幅よりも広幅に設定されていることを特徴とする請求項1〜5のいずれか一項に記載の光モジュール。   The optical module according to claim 1, wherein the reflection film is set wider than an upper end width of the waveguide forming groove.
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