JP2019015797A - 光結合部材及び光通信モジュール - Google Patents

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Abstract

【課題】光結合効率を向上させることができる光結合部材及び光通信モジュールを提供することができる。【解決手段】光結合部材は、本体部３と実装電極３１とを備える。本体部３は、第１の面３ａと第１の面の逆側に位置する第２の面３ｂとを有する。実装電極３１は、本体部の第１の面３ａに設けられている。本体部３の材質はガラスであり、当該本体部３には第２の面３ｂから第１の面３ａに向かって延在する複数の穴が設けられている。光通信モジュール１は、光結合部材と光素子４とを備えている。光素子４は、複数の穴に対向するように本体部３の第１の面３ａに配置される。【選択図】図１

Description

本発明は、光結合部材及び光通信モジュールに関する。
特許文献１には、光ファイバが挿入された支持部材に光素子が搭載された光モジュールが開示されている。この光モジュールでは、この支持部材により光ファイバの端面が光素子に対向するように光ファイバと光素子とが位置決めされている。また、この光モジュールでは、支持部材に対する光ファイバの位置精度を向上させるため、溶融された状態又は軟化した状態の樹脂を用意し、そこに光ファイバの先端を設けて覆うようにして、光ファイバに密着した樹脂からなら支持部材を形成している。
特開２０００−３４７０７２号公報
しかしながら、上述した光モジュールでは、支持部材に対する光ファイバの位置精度は高めることができるものの、支持部材の材料が樹脂であり耐熱性が低いことから、光モジュールをリフローにより回路基板等に実装する際、支持部材が熱変形して歪が発生してしまい、実装した部分が剥がれたり、光モジュールを構成する部材のうち耐熱性の低い部材が劣化してしまったりする可能性がある。また、樹脂は一般的に音波を吸収することから、光素子を支持部材に実装する際に実装精度のより高い超音波によるフリップチップボンディングを使用できずに熱によるフリップチップボンディングを利用することになり、光素子を精度よく支持部材に搭載することが難しい場合がある。しかも、この実装の際に支持部材に熱を加えることから、支持部材側に熱変形が生じてしまい、支持部材に保持されている光ファイバと光素子との結合が設計通りに行えずに結合効率が低下してしまうおそれがある。
そこで、本発明は、光結合効率を向上させることができる光結合部材及び光通信モジュールを提供することを目的とする。
本発明の一態様に係る光結合部材は、第１の面と第１の面の逆側に位置する第２の面とを有する本体部と、本体部の第１の面に設けられた実装電極と、を備え、本体部の材質はガラスであり、当該本体部には第２の面から第１の面に向かって延在する複数の穴又は溝が設けられている。
本発明の一態様に係る光通信モジュールは、光結合部材と、複数の穴又は溝に対向するように本体部の第１の面に配置される光素子と、を備える。
本発明によれば、光結合効率を向上させることができる光結合部材及び光通信モジュールを提供することができる。
図１は、本実施形態の一態様に係る光通信モジュールの斜視図である。 図２は、図１に示す光ファイバが光結合部材に挿入された状態を示す図である。 図３は、図１に示す光通信モジュールを構成する光結合部材の斜視図である。 図４は、図１に示す光通信モジュールを構成する光素子の斜視図である。 図５は、図１に示す光通信モジュールを構成する光結合部材の変形例を示す図である。 図６は、図５に示す光通信モジュールを構成する光結合部材の斜視図である。 図７は、図５に示す光通信モジュールを構成する光結合部材及び光素子の斜視図である。 図８は、図５に示す光通信モジュールを構成する光結合部材及び光素子の断面図である。 図９の（ａ）は、図５に示す光通信モジュールを構成する本体部の別の変形例を示す断面図である。図９の（ｂ）は、図５に示す光通信モジュールを構成する本体部の更に別の変形例を示す断面図である。 図１０は、本実施形態に係る光通信モジュールの別の変形例を示す図である。 図１１は、図１０に示す光通信モジュールの下面から見た場合の斜視図である。 図１２は、図１０に示す光通信モジュールの分解図である。
［本発明の実施形態の説明］
最初に本発明の実施形態を列記して説明する。本発明の一態様に係る光結合部材は、第１の面と第１の面の逆側に位置する第２の面とを有する本体部と、本体部の第１の面に設けられた実装電極と、を備え、本体部の材質はガラスであり、当該本体部には第２の面から第１の面に向かって延在する複数の穴又は溝が設けられている。
この光結合部材では、本体部の材質はガラスである。このため、本体部の材質が樹脂である場合に比べて、光結合部材の耐熱性を高くして熱変形しにくくすることができる。また、このように耐熱性を備えることで、熱を加えて本体部を回路基板等に実装する際（例えばリフロー等）、本体部の熱変形が抑制され、これにより、実装した部分などが剥がれたり、耐熱性の低い部材が劣化してしまったりすることが抑制される。また、本体部の材質がガラスであることから、超音波が本体部に吸収されることが抑制される。これにより、例えば超音波によるフリップチップボンディングを使用して光素子を本体部に実装することができ、光素子を精度よく本体部に搭載することができる。その結果、この光結合部材によれば、光結合効率を向上させることができる。
本発明の一態様に係る光結合部材では、複数の穴又は溝は、それぞれ第２の面から第１の面に向かって小さくなるテーパ形状であってもよい。この場合、第２の面における穴又は溝の直径を光ファイバの直径よりもやや大きくして、光ファイバが第２の面から穴又は溝に挿入されるときに、光ファイバの先端が本体部にぶつかって欠けることが抑制される。
本発明の一態様に係る光結合部材では、複数の穴又は溝の内面は、複数の穴又は溝それぞれの中心軸に対して１°以上の傾斜を有するテーパ形状であってもよい。この場合、光ファイバが第２の面から穴又は溝に挿入されるときに徐々に調芯されることから、スムーズな挿入を実現できる。
本発明の一態様に係る光結合部材では、複数の穴又は溝は、それぞれ第２の面から第１の面まで貫通していてもよい。この場合、本体部に穴又は溝を容易に形成することができる。
本発明の一態様に係る光結合部材では、複数の穴又は溝は、それぞれ第２の面から第１の面に到る途中まで延在し非貫通であってもよい。この場合、光ファイバの先端を穴又は溝の底面に当接させることができるため、光ファイバの位置決めが容易となる。また、光ファイバの先端を光素子に接触させることを防止できるため、光素子の破損等を抑制できる。
本発明の一態様に係る光結合部材では、本体部は、複数の穴又は溝それぞれの先端にレンズを有してもよい。この場合、レンズは、本体部の複数の穴又は溝に載置される光ファイバと本体部の第１の面に配置される光素子との間で光を集光する。これにより、高い光結合効率を実現することができる。
本発明の一態様に係る光結合部材では、本体部は、第２の面から第１の面に向かって延在する位置決め穴を更に有してもよい。この場合、特に複数の光ファイバを一括して保持する光コネクタとの位置調整を行いやすくなり、本体部の複数の穴又は溝への光ファイバの挿入を容易に実現することができる。
本発明の一態様に係る光結合部材では、本体部は矩形形状であり、第１及び第２の面の対向距離が２ｍｍより小さくてもよい。この場合、小型な光結合部材を構成することができる。
本発明の一態様に係る光結合部材では、第１の面には、実装電極を配置するための凹部が設けられており、凹部に実装電極が収納されており、実装電極の外表面と第１の面の凹部以外の外表面とが面一であってもよい。この場合、より小型な光結合部材を構成することができる。また、光素子を光結合部材に実装する際に、実装を行いやすくなる。
本発明の一態様に係る光通信モジュールは、光結合部材と、複数の穴又は溝に対向するように本体部の第１の面に配置される光素子と、を備えている。この場合、光素子を備えた光通信モジュールを構成することができる。
本発明の一態様に係る光通信モジュールは、回路基板を更に備え、光結合部材は、回路基板に接合されていてもよい。この場合、回路基板を備えた光通信モジュールを構成することができる。
本発明の一態様に係る光通信モジュールは、光素子を駆動する駆動回路を更に備え、駆動回路は、回路基板に実装され、実装電極を介して光素子に電気的に接続されていてもよい。この場合、駆動回路を備えた光通信モジュールを構成することができる。
本発明の一態様に係る光通信モジュールは、光素子を駆動する駆動回路を更に備え、駆動回路は、本体部の第１及び第２の面以外の外表面に設けられた凹部に収納されており、実装電極を介して光素子に電気的に接続されていてもよい。この場合、光通信モジュールをより小型化することができ、また駆動回路が一体化されたモジュール部品として取り扱うことが可能となる。
本発明の一態様に係る光通信モジュールは、光結合部材の複数の穴又は溝のそれぞれに載置される複数の光ファイバを更に備えてもよい。この場合、光ファイバを備えた光通信モジュールを構成することができる。
本発明の一態様に係る光通信モジュールでは、複数の光ファイバが光硬化性接着剤により複数の穴又は溝に固定されていてもよい。この場合、本体部の材質がガラスであるため、複数の光ファイバを光硬化性接着剤により複数の穴又は溝に好適に固定することができる。
［本発明の実施形態の詳細］
以下、本発明の実施形態に係る光結合部材及び光通信モジュールについて、図面を参照して詳細に説明する。なお、本発明はこれらの例示に限定されるものではなく、特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。また、各図において同一又は相当部分には同一符号を付し、重複する説明を省略する。
図１は、本実施形態の一態様に係る光通信モジュールの斜視図である。図１に示すように、光通信モジュール１は、回路基板２、光結合部材３、光素子４、複数の光ファイバ５（本実施形態では４本）、保持部材５１、ホールド部材５２、及び、駆動回路６を備えている。回路基板２は、Ｘ−Ｙ面に沿って延びる主面２ａを有し、主面２ａ上に光結合部材３と駆動回路６とが実装されている。光素子４は、例えばＶＣＳＥＬ（Ｖｅｒｔｉｃａｌ Ｃａｖｉｔｙ Ｓｕｒｆａｃｅ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｌａｓｅｒ）チップなどの発光素子又はフォトダイオード（ＰＤ：Ｐｈｏｔｏ Ｄｉｏｄｅ）などの受光素子若しくは両者の混合であり、光結合部材３の一方の面３ａの略中央に実装されている。光素子４は、光結合部材３の面３ａ上に設けられた複数の実装電極３１（詳細は、後述する）と回路基板２の主面２ａ上に設けられた複数の電極６１とを介して、回路基板２に実装された駆動回路６に電気的に接続される。
光ファイバ５は、光結合部材３により光素子４と光学的に結合される。光ファイバ５の外径は、例えば１２５μｍ程度とすることができ、光結合部材３の面３ａとは逆側の面３ｂに設けられた複数の穴３３（図３参照）の直径と略同等（やや小さい）の外径である。光ファイバ５は、保持部材５１によって保持される。保持部材５１は、保持部５１１、一対の係止部５１２、及び一対の位置決め部５１３を有している。複数の光ファイバ５は、保持部５１１に形成された複数の穴に挿入され、保持部５１１に保持されている。
図２は、図１に示す光ファイバ５が光結合部材３に挿入された状態を示す図である。図２に示すように、保持部材５１は、一対の係止部５１２によって光結合部材３に取り付けられる。保持部材５１は、一対の位置決め部５１３が光結合部材３に形成された一対の位置決め穴３４に挿入されて位置決めされる。各光ファイバ５の位置決め部５１３に対する相対位置と、各穴３３の位置決め穴３４に対する相対位置とは、一致している。つまり、一対の位置決め部５１３が一対の位置決め穴３４それぞれに挿入されると、それぞれの光ファイバ５がそれぞれの穴３３に挿入されるように設定されている。なお、複数の光ファイバ５は、ホールド部材５２によって支持されている。このように、複数の光ファイバ５は、保持部材５１によって保持された状態で光結合部材３に載置される。
次に、光結合部材３の詳細について説明する。図３は、図１に示す光通信モジュールを構成する光結合部材３の斜視図である。図３に示すように、光結合部材３は、本体部３０、実装電極３１、及びメカニカルパッド３２を備えている。本体部３０の外形は矩形形状であり、互いに平行である第１の面３ａと第２の面３ｂとを有している。第１の面３ａと第２の面３ｂとの対向距離（厚み）は、例えば２ｍｍよりも小さいものとすることができるが、２ｍｍより厚くてもよい。本体部３０の材質はガラスであり、例えば可視光を含む広い波長帯域の光に対して透明な石英ガラスを用いて作製することができる。透明材料から形成される光結合部材３の本体部３０では、例えば、厚さ１ｍｍの場合において波長４８０〜６７０ｎｍの光に対しての全光線透過率を６０％以上とすることができ、これにより、光素子４を光結合部材３に実装する際にその位置決めを逆側の第２の面３ｂ側等から確認しながら行うことが可能となる。また、光結合部材３の本体部３０は、その材質がガラスであるため、耐熱性を有することになり、光素子４を光結合部材３に実装する際や光結合部材３を回路基板２に実装する際の熱による影響（膨張等）を低減することができる。
光結合部材３の第１の面３ａには、複数（本実施形態では８本）の実装電極３１と、複数（本実施形態では４個）のメカニカルパッド３２とが設けられている。光結合部材３の第１の面３ａの逆側に位置する第２の面３ｂには、第１の面３ａに向かって延在する複数の穴３３が設けられている。複数の穴３３は、それぞれ第２の面３ｂから第１の面３ａまで貫通している。複数の穴３３は、光ファイバ５挿入用の穴である。なお、第２の面３ｂにおいて複数の穴３３のそれぞれには、面取りが施されているが、面取りが施されていなくてもよい。複数の穴３３は、Ｙ軸方向に沿って順に形成されている。実装電極３１、メカニカルパッド３２及び穴３３の数は、光素子４に含まれる受光部又は発光部（以下「受発光部」とも記す。）の数（本実施形態では４個の発光部又は受光部）に対応しており、１つの受発光部に対して、一対の実装電極３１と、１個のメカニカルパッド３２と、１個の穴３３とが設けられている。
光結合部材３の第２の面３ｂには、第１の面３ａに向かって延在する一対の位置決め穴３４が設けられている。位置決め穴３４は、それぞれ第２の面３ｂから第１の面３ａまで貫通している。複数の位置決め穴３４は、保持部材５１の位置決め部５１３挿入用の穴である。なお、第２の面３ｂにおいて位置決め穴３４それぞれには、面取りが施されているが、面取りが施されていなくてもよい。
本体部３０の第１の面３ａには、複数の実装電極３１を配置するための複数（本実施形態では８個）の凹部３５が設けられている。複数の凹部３５は、第１の面３ａの穴３３の下側において、Ｚ軸方向に沿って下面３ｃまで延びている。複数の凹部３５は、Ｙ軸方向に沿って配列されている。一対の凹部３５が１つの穴３３に対応する。凹部３５の深さは、実装電極３１の厚みと同等である。複数の実装電極３１は、それぞれ複数の凹部３５に収納されている。複数の凹部３５それぞれに収納された実装電極３１の外表面と第１の面３ａの凹部３５以外の外表面とは面一である。
また、本体部３０の第１の面３ａには、複数のメカニカルパッド３２を配置するための複数（本実施形態では４個）の凹部３６が設けられている。複数の凹部３６は、Ｘ軸方向から見て円形状を呈している。複数の凹部３６は、Ｙ軸方向に沿って配列されている。１つの凹部３６が一対の実装電極３１と１つの穴３３に対応する。凹部３６の深さは、メカニカルパッド３２の厚みと同等である。複数のメカニカルパッド３２は、それぞれ複数の凹部３６に収納されている。複数の凹部３６それぞれに収納された複数のメカニカルパッド３２の外表面と第１の面３ａの凹部３６以外の外表面とは面一である。
図４は、図１に示す光通信モジュールを構成する光素子４の斜視図である。図４に示すように、光素子４は、例えばＶＣＳＥＬチップであり、基板４１と、複数（本実施形態では４個）の発光領域４６と、を有している。複数の発光領域４６は、Ｙ軸方向に沿って基板４１の面４１ａ上に並んで配置されている。Ｙ軸方向におけるそれぞれの発光領域４６間の中心間隔は、Ｙ軸方向におけるそれぞれの穴３３間の中心間隔に対応する。素子平面４２上に、面発光レーザ（例えばＶＣＳＥＬ）を構成するための電極パッド４４（陽極４４ａ／陰極４４ｂ）と、各電極パッド４４に接続される電気配線部４３と、電気的に他の部材から絶縁されているメカニカルパッド４５と、が形成されている。電極パッド４４（陽極４４ａ）に接続されている電気配線部４３の他方先端、かつ電極パッド４４（陰極４４ｂ）に接続されている電気配線部４３で囲まれた部分に発光領域４６が形成される。電極パッド４４（陽極４４ａ／陰極４４ｂ）及びメカニカルパッド４５上に、ガラス基板とフリップチップ接合するためのバンプ４７ａ、４７ｂが形成されている。上記では、複数の発光素子が共通の基板４１上に形成されて光素子４を構成している場合について説明したが、各発光素子あるいは受光素子は個別の基板に形成されていてもよい。また、上記では光素子４が発光素子の場合について説明したが、光素子４は、フォトダイオード（ＰＤ）などの受光素子を含むチップであってもよく、発光素子（ＶＣＳＥＬチップ等）と受光素子（ＰＤチップ）とが混在するものであってもよく、更に、１つの受発光部（発光素子又は受光素子）から構成されていてもよい。光素子４が、発光素子と受光素子とが混在するものである場合は、発光素子と受光素子とが、それぞれ別の共通の基板上に形成されていてもよい。なお、光素子４が１つの受発光部から構成されている場合には、１つの穴３３等が光結合部材３に設けられることになる。
ここで、再び図２を参照する。光結合部材３は、回路基板２に電気的に接合されている。具体的には、光結合部材３は、下面３ｃ側の複数の実装電極３１のそれぞれが回路基板２の主面２ａ上に形成された複数の電極６１のそれぞれに対向するように回路基板２の主面２ａに接合されている。光結合部材３の下面３ｃ側の実装電極３１と電極６１とは、例えばＡｕＳｎ半田層（図示せず）を介してリフローによって接合されているが、Ａｕ又はＣｕバンプを介して接合されてもよい。
光素子４は、複数の素子平面４２（発光領域４６あるいは受光領域）が図３に示した複数の穴３３に対向するように光結合部材３の第１の面３ａ上に配置されている。具体的には、光素子４は、電極パッド４４及びメカニカルパッド４５のそれぞれが光結合部材３の実装電極３１及びメカニカルパッド３２のそれぞれに対向するように光結合部材３の面３ａ上に配置されている。光結合部材３の実装電極３１と光素子４の電極パッド４４とは、例えばＡｕＳｎ半田層であるバンプ４７ｂを介して超音波によるフリップチップボンディングを使用して接合されているが、バンプ４７ｂはＡｕ又はＣｕバンプであってもよい。光結合部材３のメカニカルパッド３２と光素子４のメカニカルパッド４５とは、例えばＡｕＳｎ半田層であるバンプ４７ａを介して超音波によるフリップチップボンディングを使用して接合されているが、Ａｕ又はＣｕであるバンプ４７ａを介して接合されてもよい。バンプ４７ｂは光素子４の電極パッド４４と光結合部材３の実装電極３１を、電気的且つ機械的に接合するために形成されており、素子平面４２からＸ軸方向に例えば２０〜３０μｍ突出している。図４に示したような光素子４を用いる場合、素子平面４２の下寄り（図４でＺ軸の負の方向）のみにバンプ４７ｂが配列されるので、光結合部材３に接合したときに傾きが生じないようにするために、素子平面４２の上寄り（図４でＺ軸の正の方向）にメカニカルパッド４５およびバンプ４７ａを設けている。これにより、光素子４が光結合部材３の第１の面３ａと平行となるように実装される。以上のように光素子４は、電極パッド４４、実装電極３１、及び電極６１を介して駆動回路６に接続されている。そして、光素子４は、駆動回路６により駆動される。
このように構成された光通信モジュール１は、次のように作製される。まず、光素子４が超音波によるフリップチップボンディングを使用して光結合部材３に接合される。次に、リフローによって、光素子４が接合された光結合部材３が回路基板２に接合されると共に、駆動回路６が回路基板２に接合される。次に、保持部材５１が光結合部材３に取り付けられ、光通信モジュール１が構成される。そして、光通信モジュール１は、サブアセンブリとして、別途設けられたメイン基板（図示せず）にリフローによって接合される。サブアセンブリとしての光通信モジュール１をメイン基板に接合するために、回路基板２の主面２ａの逆側の裏面にボールグリッドアレイを設けたり、裏面の一部をエッジコネクターにしたり、裏面に基板対基板コネクタやプリンコネクタを実装することができる。なお、複数の光ファイバ５は、保持部材５１を光結合部材３に取り付ける際に予め保持部材５１に実装されていてもよいし、保持部材５１を光結合部材３に取り付けた後に保持部材５１に実装されてもよい。
上述した構成を備えた光通信モジュール１では、例えば集積回路（ＩＣ：Integrated Circuit）から構成される駆動回路６が、電極６１、実装電極３１及び電極パッド４４を介して光素子４に電気的に接続されており、駆動回路６からの電気信号により光素子４の発光が制御される。そして、光通信モジュール１では、光素子４からの光が光ファイバ５に入射される。より具体的には、まず、駆動回路６により電極等を介して駆動信号が光素子４に入力されると、光素子４の発光領域４６による発光が実行され、その光が光ファイバ５のコアに入射される。一方、光素子４が受光素子である場合には、光ファイバ５を伝搬してきた光は、受光素子である光素子４に入射される。光素子４に入射された光は光素子４にて光電変換され、電気信号が駆動回路６に出力される。なお、この光通信モジュール１では、光素子４と駆動回路６とが回路基板２上の電極６１等を介して接続されており、光素子４と駆動回路６との間にボンディングワイヤを設ける構成ではないため、装置の低背化及び高信頼性化を図ることができている。
以上に説明した光通信モジュール１によって得られる作用効果について説明する。光結合部材３では、本体部３０の材質がガラスである。このため、本体部３０は、材質が樹脂である場合に比べて、耐熱性が高く熱変形しにくい。このため、リフローにより本体部３０を回路基板２等に実装する際に、本体部３０の熱変形が抑制される。これにより、実装した部分などが剥がれたり、耐熱性の低い部材が劣化してしまったりすることが抑制される。また、本体部３０の材質がガラスであるため、超音波が本体部３０に吸収されることが抑制される。このため、超音波によるフリップチップボンディングを使用して光素子４を本体部３０に効率的に実装することができる。これにより、光素子４を精度よく本体部３０に搭載することができる。しかも、本体部３０の熱変形が抑制されるため、本体部３０の複数の穴３３に載置される光ファイバ５と本体部３０の第１の面３ａに配置される光素子４との光結合効率が向上される。よって、光結合部材３によれば、光結合効率を向上させることができる。
また、本実施形態では、複数の穴３３は、それぞれ第２の面３ｂから第１の面３ａまで貫通している。この場合、本体部３０に穴３３を容易に形成することができる。
また、本実施形態では、本体部３０は、位置決め穴３４を有している。この場合、光ファイバ５を精度よく本体部３０の複数の穴３３に載置することができる。また、特に、複数の穴３３に複数の光ファイバ５を一気に載置する場合に、光ファイバ５を容易に且つ確実に穴３３に載置することができる。
また、本実施形態では、本体部３０は矩形形状であり、第１及び第２の面３ａ，３ｂの対向距離が２ｍｍより小さいものとすることもできる。この場合、小型な光結合部材３を構成することができる。
また、本実施形態では、実装電極３１の外表面と第１の面３ａの凹部３５以外の外表面とが面一である。この場合、より小型な光結合部材３を構成することができる。また、光素子４を本体部３０に取り付ける際、精度よく取り付けることが可能となる。
また、本実施形態では、光通信モジュール１は、光結合部材３と光素子４とを備えている。この場合、光素子４を備えた光通信モジュール１を構成することができる。
また、本実施形態では、光通信モジュール１は、回路基板２を備えている。この場合、回路基板２を備えた光通信モジュール１を構成することができる。
また、本実施形態では、光通信モジュール１は、駆動回路６を備えている。この場合、駆動回路６を備えた光通信モジュール１を構成することができる。
また、本実施形態では、光通信モジュール１は、複数の光ファイバ５を備えている。この場合、複数の光ファイバ５を備えた光通信モジュール１を構成することができる。
以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明は、上述した実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で変形してもよい。例えば、光通信モジュールを次のような構成とすることもできる。なお、以下の変形例では、上記の実施形態と相違する点を主に説明し、共通する点についてはその説明を省略する。
図５は、図１に示す光通信モジュールを構成する光結合部材の変形例を示す図である。図５においては、保持部材５１、ホールド部材５２及び駆動回路６が省略されている。図６は、図５に示す光通信モジュールを構成する光結合部材３Ａの斜視図である。図６に示すように、光結合部材３Ａは、本体部３０Ａを備えている。変形例に係る光結合部材３Ａでは、本体部３０Ａが光結合部材３の本体部３０と相違している。本体部３０Ａの第１の面３ａには、複数の実装電極３１を配置するための複数（本実施形態では８個）の凹部３５Ａが設けられている。複数の凹部３５Ａは、第１の面３ａの穴３３Ａの下側において、Ｚ軸方向に沿って下面３ｃまで延びている。複数の凹部３５Ａは、Ｙ軸方向に沿って配列されている。Ｙ軸方向におけるそれぞれの凹部３５Ａ間の距離は、下面３ｃに向けて広がっている。この場合、光結合部材３Ａの下面３ｃ側の実装電極３１と電極６１とを、例えばＡｕＳｎ半田層（図示せず）を介してリフローによって接合するときに、電極間でＡｕＳｎ半田層がブリッジすることが抑制される。Ｙ軸方向におけるそれぞれの凹部３５Ａ間の距離は、例えば０．１〜０．２ｍｍ程度である。複数の実装電極３１は、それぞれ複数の凹部３５に収納されている。
また、本体部３０Ａには、位置決め穴３４が設けられていない。一方、本体部３０Ａの第１の面３ａには、複数（本実施形態では一対）の非貫通穴３７が設けられている。それぞれの非貫通穴３７の内部には、凸部３８が設けられている。非貫通穴３７及び凸部３８は、光学素子を接合する際に本体部３０Ａの位置の基準となるフィデューシャルマークを構成する。なお、フィデューシャルマークは形成されていなくてもよい。この際、穴３３Ａが本体部３０Ａの位置の基準とされる。
図７は、図５に示す光通信モジュールを構成する光結合部材３Ａ及び光素子４の拡大図である。図７に示すように、光素子４は、上記と同様に、複数の光学面が複数の穴３３Ａに対向するように光結合部材３Ａの第１の面３ａ上に配置される。
図８は、図５に示す光通信モジュールを構成する光結合部材３Ａ及び光素子４の部分断面図である。図８に示すように、複数の穴３３Ａは、それぞれ本体部３０Ａの第２の面３ｂから第１の面３ａに向かって小さくなるテーパ形状である。具体的には、複数の穴３３Ａの内面は、複数の穴３３Ａの中心軸Ｌに対して１°以上の傾斜を有するテーパ形状である。複数の穴３３Ａの内面は、複数の穴３３Ａの中心軸Ｌに対して、例えば１°の傾斜を有するテーパ形状である。光結合部材３Ａの第１の面３ａに設けられた複数の穴３３Ａの直径は、光ファイバ５の外径と略同等である。つまり、光結合部材３Ａの第２の面３ｂに設けられた複数の穴３３Ａの直径は、光ファイバ５の直径よりも大きい。このため、光ファイバ５が第２の面３ｂから穴３３に挿入されるときに、光ファイバ５の先端５ａ（図９の（ａ）参照）が本体部３０にぶつかって欠けることが抑制される。
このような光結合部材３Ａを有する光通信モジュール１でも、上記と同様に、光素子４（発光素子）からの光を光ファイバ５のコアに入射させることができ、また、光ファイバ５からの光を光素子４（受光素子）に入射させることができる。
また、上述した光通信モジュール１では、複数の穴３３Ａは、それぞれ第２の面３ｂから第１の面３ａまで貫通していたが、図９の（ａ）に示すように、複数の穴３３Ａは、それぞれ第２の面３ｂから第１の面３ａに至る途中まで延在し非貫通穴であってもよい。この際、光ファイバ５は、その先端５ａが穴３３Ａの底面に当接するように、穴３３Ａに挿入されている。つまり、光ファイバ５の先端位置は穴３３Ａの底面により規制されている。これにより、光結合部材３に対する光ファイバ５の位置が定められる。この場合、光ファイバ５の先端５ａを穴３３Ａの底面に当接させることができるため、光ファイバ５の位置決めが容易となる。また、複数の光ファイバ５は、光硬化性接着剤５Ａにより複数の穴３３Ａに固定されていてもよい。この場合、本体部３０の材質がガラスであるため、複数の光ファイバ５を光硬化性接着剤５Ａにより複数の穴３３Ａに好適に固定することができる。なお、この場合には、まず、光結合部材３Ａがメイン基板にリフローによって接合された後に、複数の光ファイバ５が光硬化性接着剤５Ａにより複数の穴３３Ａに固定される。また、この例では、穴３３Ａが非貫通であることから、光ファイバ５が光素子４に接触して傷つけてしまうことが防止される。
また、図９の（ｂ）に示すように、本体部３０Ａは、複数の穴３３Ａそれぞれの先端にレンズ３９を有してもよい。レンズ３９は、本体部３０Ａと一体的に形成されていてもよいし、本体部３０Ａに穴３３Ａを含む貫通穴を形成した後に、レンズ３９の部材を挿入又は圧入して所定の位置に固定することで形成されてもよい。あるいは、レンズ３９は、本体部３０Ａの穴３３Ａの逆側に設けられた非貫通穴にレンズ部材を挿入又は圧入して所定の位置に固定することで形成されてもよい。この場合レンズ３９は、本体部３０Ａの穴３３Ａの逆側に設けられた非貫通穴と穴３３Ａとで挟まれる部分と、挿入又は圧入されたレンズ部材とで、構成されることになる。レンズ３９は、所定波長の通信光が透過可能である材料から形成されており、例えば、波長が８５０ｎｍ程度の光に対して厚さが１ｍｍの場合に全光線透過率が９０％以上であることが好ましい。また、レンズ３９は、本体部３０Ａと同じ材料から形成されていてもよい。
レンズ３９には、第１の面３ａ側にレンズ面３９ａが設けられている。レンズ面３９ａは、第１の面３ａ側に凸となっており、光素子４からの光を集光して光ファイバ５へ入射する機能を有している。このようなレンズ３９のＸ軸方向に沿った長さは例えば２００μｍ程度であり、その外径は例えば１２５μｍ程度とすることができる。光結合部材３では、光素子４からの光を高い光結合効率で光ファイバ５へ入射させるために、穴３３Ａの中心軸Ｌ（光ファイバ５の光軸）及びレンズ３９のレンズ面３９ａの光軸が同一軸線上に位置するように構成されている。この場合、レンズ３９は、本体部３０Ａの複数の穴３３Ａに載置される光ファイバ５と本体部３０Ａの第１の面３ａに配置される光素子４との間で光を集光する。これにより、高い光結合効率を実現することができる。
図１０は、図１に示す光通信モジュールを構成する光結合部材の変形例を示す図である。図１０に示すように、光結合部材３Ｂの本体部３０Ｂには、複数の穴３３，３３Ａに代えて、第２の面３ｂから第１の面３ａに向かって延在する光ファイバ５挿入用の複数の溝３３Ｂが設けられていている。複数の光ファイバ５は、複数の溝３３Ｂのそれぞれに載置される。図１１は、図１０に示す光通信モジュールを構成する光結合部材３Ｂの下面３ｃから見た場合の斜視図である。図１１に示すように、本体部３０Ｂの第１及び第２の面３ａ，３ｂ以外の外表面には、凹部３ｅが設けられている。具体的には、本体部３０Ｂの下面３ｃには、凹部３ｅが設けられている。駆動回路６は、凹部３ｅに収納されている。駆動回路６は、本体部３０Ｂの内部に収納されている。つまり、駆動回路６は、本体部３０Ｂの下面３ｃよりも本体部３０Ｂの内部に収納されている。駆動回路６は、実装電極３１を介して光素子４に電気的に接続されている。駆動回路６は、電極６２を介して回路基板（図示せず）に電気的に接続されている。この場合、光通信モジュールをより小型化することができ、また、駆動回路を含めたモジュール部品として扱うことが可能となる。
図１２は、図１０に示す光通信モジュールの分解図である。図１２に示すように、複数の溝３３Ｂは、本体部３０Ｂの上面３ｄに向かって開放している。また、複数の溝３３Ｂは、それぞれ第２の面３ｂから第１の面３ａまで貫通している。なお、図１２においては、本体部３０Ｂの内部構造を明確にするために、本体部３０Ｂの外輪郭を二点鎖線で示している。複数の溝３３Ｂの他の構成は、複数の穴３３，３３Ａと同様である。すなわち、複数の溝３３Ｂは、それぞれ本体部３０Ｂの第２の面３ｂから第１の面３ａに向かって小さくなるテーパ形状であってもよい。具体的には、複数の溝３３Ｂの内面は、複数の溝３３Ｂの中心軸に対して１°以上の傾斜を有するテーパ形状であってもよい。また、複数の溝３３Ｂは、それぞれ第２の面３ｂから第１の面３ａに至る途中まで延在し非貫通穴であってもよい。また、複数の光ファイバ５は、光硬化性接着剤により複数の溝３３Ｂに固定されていてもよい。
１…光通信モジュール、２…回路基板、３，３Ａ，３Ｂ…光結合部材、３ａ…第１の面、３ｂ…第２の面、３０，３０Ａ，３０Ｂ…本体部、３１…実装電極、３３，３３Ａ…穴、３３Ｂ…溝、３４…位置決め穴、３５…凹部、３９…レンズ、３９ａ…レンズ面、４…光素子、５…光ファイバ、５Ａ…光硬化性接着剤、６…駆動回路、３ｅ…凹部、Ｌ…中心軸。

Claims (15)

  1. 第１の面と前記第１の面の逆側に位置する第２の面とを有する本体部と、
    前記本体部の前記第１の面に設けられた実装電極と、を備え、
    前記本体部の材質はガラスであり、当該本体部には前記第２の面から前記第１の面に向かって延在する複数の穴又は溝が設けられている、光結合部材。
  2. 前記複数の穴又は溝は、それぞれ前記第２の面から前記第１の面に向かって小さくなるテーパ形状である、
    請求項１に記載の光結合部材。
  3. 前記複数の穴又は溝の内面は、前記複数の穴又は溝それぞれの中心軸に対して１°以上の傾斜を有するテーパ形状である、
    請求項２に記載の光結合部材。
  4. 前記複数の穴又は溝は、それぞれ前記第２の面から前記第１の面まで貫通している、
    請求項１〜請求項３の何れか１項に記載の光結合部材。
  5. 前記複数の穴又は溝は、それぞれ前記第２の面から前記第１の面に到る途中まで延在し非貫通である、
    請求項１〜請求項３の何れか１項に記載の光結合部材。
  6. 前記本体部は、前記複数の穴又は溝それぞれの先端にレンズを有する、
    請求項１〜請求項５の何れか一項に記載の光結合部材。
  7. 前記本体部は、前記第２の面から前記第１の面に向かって延在する位置決め穴を更に有する、
    請求項１〜請求項６の何れか１項に記載の光結合部材。
  8. 前記本体部は矩形形状であり、前記第１及び第２の面の対向距離が２ｍｍより小さい、
    請求項１〜請求項７の何れか１項に記載の光結合部材。
  9. 前記第１の面には、前記実装電極を配置するための凹部が設けられており、前記凹部に前記実装電極が収納されており、前記実装電極の外表面と前記第１の面の前記凹部以外の外表面とが面一である、
    請求項１〜８の何れか一項に記載の光結合部材。
  10. 請求項１〜請求項９の何れか一項に記載の光結合部材と、
    前記複数の穴又は溝に対向するように前記本体部の前記第１の面に配置される光素子と、
    を備える、光通信モジュール。
  11. 回路基板を更に備え、
    前記光結合部材は、前記回路基板に接合されている、
    請求項１０に記載の光通信モジュール。
  12. 前記光素子を駆動する駆動回路を更に備え、
    前記駆動回路は、前記回路基板に実装され、前記実装電極を介して前記光素子に電気的に接続されている、
    請求項１１に記載の光通信モジュール。
  13. 前記光素子を駆動する駆動回路を更に備え、
    前記駆動回路は、前記本体部の前記第１及び第２の面以外の外表面に設けられた凹部に収納されており、前記実装電極を介して前記光素子に電気的に接続されている、
    請求項１１に記載の光通信モジュール。
  14. 前記本体部の前記複数の穴又は溝のそれぞれに載置される複数の光ファイバを更に備える、
    請求項１０〜請求項１３の何れか一項に記載の光通信モジュール。
  15. 前記複数の光ファイバが光硬化性接着剤により前記複数の穴又は溝に固定されている、
    請求項１４に記載の光通信モジュール。
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