JP2022060038A - 光モジュールの製造方法および光モジュール - Google Patents

Abstract

【課題】光軸合わせを精度よく簡単に行える光モジュールの製造方法および光モジュールを提供する。【解決手段】光モジュールは、光入出力面側に２つの位置決め突起１９Ａが設けられた光学ブロック１０と、光素子３２を実装した基板３０と、基板３０とは線膨張係数が異なる材料からなり、位置決め突起１９Ａに対向する２つの辺を有し、各辺に位置決め孔２２Ａ、２２Ｂと狭幅部が対称的に設けられた位置決めフレーム２０と、を備える。位置決め孔２２Ａ、２２Ｂと狭幅部を除く個所に熱硬化性接着剤を設け、位置決めフレーム２０を基板３０上に固着する工程と、位置決め孔２２Ａ、２２Ｂを基準として、光素子３２を基板３０上に実装する工程と、位置決め孔２２Ａ、２２Ｂに、光学ブロック１０の２つの位置決め突起１９Ａを圧入する工程と、光学ブロック１０、位置決めフレーム２０、および、３０をさらに固着する工程と、を含む。【選択図】図２

Description

本開示は、光モジュールの製造方法および光モジュールに関する。

近年、通信速度の高速化への要求から、光トランシーバ等に用いられる光受信モジュールには４０Ｇｂｐｓや１００Ｇｂｐｓの伝送速度に対応することが求められる。このような高速伝送では、互いに異なる波長を有する複数の信号光を波長多重した波長多重光が用いられることが多い。例えば、特許文献１に開示されている光受信モジュールでは、パッケージ内に種々の光学要素と受光素子を実装している。

また、光トランシーバの小型化と低コスト化への要求から、特許文献２には、透明基板の一方の面に光学要素を配置し、他の面に光素子を配置することによって、パッケージを用いない構造の光モジュールが提案されている。

特開２０１４－１３７４３６号公報 特開２００４－２４６２７９号公報

特許文献１に記載されたパッケージを用いた光モジュールでは、パッケージ内に設けた光分波器、ミラー、集光レンズなどの光学要素、および、受光素子の光学調心のために、複雑な動作機構を備えた設備が必要であり、量産性が制限される。また、特許文献２に記載された光モジュールにおいても、透明基板を挟んで配置したレンズと光素子との調心の精度を上げるためには、レンズを設けた光ソケットの加工精度を上げるとともに、生産性を上げるためには、光軸合わせの作業性の向上が必要となる。

本開示は、これらの実情に鑑みてなされたものであり、光軸合わせを精度よく簡単に行える光モジュールの製造方法および光モジュールを提供することを、その目的とする。

本開示に係る光モジュールの製造方法は、光入出力面を有し、前記光入出力面側に２つの位置決め突起が設けられた光学ブロックと、光素子を実装した基板と、前記基板とは線膨張係数が異なる材料からなり、開口部を介して対向する２つの辺に、それぞれ位置決め孔と前記位置決め孔に隣接する狭幅部が前記開口部に対して対称的に設けられた位置決めフレームと、を備える、光モジュールの製造方法であって、前記位置決め孔と前記狭幅部を除く個所に設けた熱硬化性接着剤によって、前記位置決めフレームを前記基板上に固着する工程と、前記位置決めフレームに設けた２つの前記位置決め孔を基準として、前記光素子を前記基板上に実装する工程と、前記位置決めフレームの２つの前記位置決め孔に、前記光学ブロックの２つの前記位置決め突起を圧入する工程と、前記光学ブロック、前記位置決めフレーム、および、前記基板を固着する工程と、を含む。

また、本開示に係る光モジュールは、光入出力面を有し、前記光入出力面側に２つの位置決め突起が設けられた光学ブロックと、光素子を実装した基板と、前記基板とは線膨張係数が異なる材料からなり、開口部を介して対向する２つの辺に、それぞれ位置決め孔と前記位置決め孔に隣接する狭幅部が前記開口部に対して対称的に設けられた位置決めフレームと、を備える、光モジュールであって、前記位置決め孔と前記狭幅部を除く個所に設けた熱硬化性接着剤によって、前記位置決めフレームが前記基板上に固着されており、前記位置決めフレームの２つの前記位置決め孔に、前記光学ブロックの２つの前記位置決め突起が圧入され、２つの前記位置決め孔と２つの前記位置決め突起とがそれぞれ前記開口部側あるいは前記開口部と反対側の個所で接触している。

本開示によれば、光軸合わせを精度よく簡単に行える光モジュールの製造方法、および、光軸合わせの精度が良好な光モジュールを得ることができる。

本開示の実施形態に係る光モジュールの一例を示す斜視図である。 図１に示す光モジュールを分解した際の斜視図である。 図１に示す光モジュールを側面から見た図である。 光学ブロックの断面を示す図である。 光学ブロックを側面から見た図である。 基板と位置決めフレームの関係を示す図である。 本開示に係る光モジュールの製造方法のフローの一例を示す図である。 位置決めフレームを基板に固着する工程の一例を説明するための図である。 位置決めフレームに作用する応力の一例を模式的に示した図である。 基板の位置決め孔と光学ブロックの位置決め突起の関係の一例を説明するための図である。 位置決めフレームを基板に固着する工程の他の例を説明するための図である。 位置決めフレームに作用する応力の他の例を模式的に示した図である。 基板の位置決め孔と光学ブロックの位置決め突起の関係の他の例を説明するための図である。

[本開示の実施態様の説明]
最初に本開示の実施形態を列記して説明する。
（１）本開示に係る光モジュールの製造方法は、光入出力面を有し、前記光入出力面側に２つの位置決め突起が設けられた光学ブロックと、光素子を実装した基板と、前記基板とは線膨張係数が異なる材料からなり、開口部を介して対向する２つの辺に、それぞれ位置決め孔と前記位置決め孔に隣接する狭幅部が前記開口部に対して対称的に設けられた位置決めフレームと、を備える、光モジュールの製造方法であって、前記位置決め孔と前記狭幅部を除く個所に設けた熱硬化性接着剤によって、前記位置決めフレームを前記基板上に固着する工程と、前記位置決めフレームに設けた２つの前記位置決め孔を基準として、前記光素子を前記基板上に実装する工程と、前記位置決めフレームの２つの前記位置決め孔に、前記光学ブロックの２つの前記位置決め突起を圧入する工程と、前記光学ブロック、前記位置決めフレーム、および、前記基板を固着する工程と、を含む。

この光モジュールの製造方法では、基板と位置決めフレームとの線膨張係数の違いから、位置決めフレームを基板上に固着する前後で位置決め孔の間隔が変化するが、位置決め孔が開口部に対して対称的に設けられているため、位置決め孔を結ぶ直線は固着前後で変化しない。このため、２つの位置決め孔を基準にすることができ、光素子を基板上に実装する際の位置決めが容易に行える。また、光学ブロックに設けた位置決め突起を位置決めフレームの位置決め孔に圧入する際に、位置決め孔の間隔が変化しているため、位置決め突起と位置決め孔とは、それぞれ位置決めフレームの開口部側あるいは開口部と反対側の個所で接触するため、位置決め孔と位置決め突起の製造公差の影響による位置決め精度への影響を小さく抑えることができる。なお、本開示において、光素子は、受光素子または発光素子を意味する。

（２）本開示のモジュールの製造方法では、前記位置決め孔と前記位置決め突起とは断面が円形状であって、前記位置決め孔の径が前記位置決め突起の径よりも大きい。これにより、位置決め孔の径の精度および位置決め突起の径の許容範囲を大きくとることができる。

（３）本開示の光モジュールの製造方法では、前記位置決めフレームの線膨張係数が前記基板の線膨張係数より大きい。これにより、高温での熱硬化性接着剤での硬化後から常温に戻った際に、位置決めフレームに引っ張り応力が作用するため、位置決めフレームに設けた位置決め孔の間隔を変えることが可能となる。

（４）本開示の光モジュールの製造方法では、前記位置決めフレームは、ウルテムを含み、前記基板は、ポリイミドを含む。これにより、位置決めフレームとして、耐熱性、機械的特性、難燃性、耐薬品性、電気的特性などに優れた材料を用いることができ、また、基板として、機械的強度が高く、耐熱性、難燃性に優れた絶縁材料を用いることができる。

（５）本開示の光モジュールの製造方法では、前記熱硬化性接着剤によって、前記位置決めフレームを前記基板に固着させる工程の温度は、８０℃以上１８０℃以下である。これにより、基板および基板に設けたプリント配線の特性に影響を与えることなく、位置決めフレームを基板上に固着できる。

（６）本開示の光モジュールの製造方法では、前記光学ブロック、前記位置決めフレーム、および、前記基板を固着する工程は、前記光学ブロック、前記位置決めフレーム、および、前記基板の間隙に、紫外線硬化性接着剤を塗布した後、紫外線を照射する工程である。これにより、熱を加えることなく、光学ブロック、位置決めフレーム、および、基板を固着できるため、加熱により、各部材間の位置決め精度に影響を与えることがない。

（７）本開示に係る光モジュールは、光入出力面を有し、前記光入出力面側に２つの位置決め突起が設けられた光学ブロックと、光素子を実装した基板と、前記基板とは線膨張係数が異なる材料からなり、開口部を介して対向する２つの辺に、それぞれ位置決め孔と前記位置決め孔に隣接する狭幅部が前記開口部に対して対称的に設けられた位置決めフレームと、を備える、光モジュールであって、前記位置決め孔と前記狭幅部を除く個所に設けた熱硬化性接着剤によって、前記位置決めフレームが前記基板上に固着されており、前記位置決めフレームの２つの前記位置決め孔に、前記光学ブロックの２つの前記位置決め突起が圧入され、２つの前記位置決め孔と２つの前記位置決め突起とがそれぞれ前記開口部側あるいは前記開口部と反対側の個所で接触している。

この光モジュールでは、位置決めフレームに設けた２つの位置決め孔を基準にすることによって、光素子の位置決めを行うことができる。また、位置決めフレームに設けた２つの位置決め孔と光学ブロックに設けた２つの位置決め突起とが、それぞれ位置決めフレームの開口部側あるいは開口部と反対側の個所で接触しているため、フレーに対する光学ブロックの位置決め精度が良好となり、これにより、光学ブロックと光素子との位置決め精度を高めることができる。

（８）本開示による光モジュールでは、前記基板、前記位置決めフレーム、および、前記基板の間隙が、さらに紫外線硬化性接着剤によって固着されている。これにより、機械的強度の大きな光モジュールを得ることができる。

（９）本開示に係る光モジュールでは、前記位置決め孔と前記位置決め突起とは断面が円形状であって、前記位置決め孔の径が前記位置決め突起の径よりも大きい。これにより、位置決め孔の径の精度および位置決め突起の径の許容範囲を大きくとることができる。

（１０）本開示に係る光モジュールでは、前記位置決めフレームの線膨張係数が前記基板の線膨張係数より大きい。これにより、製造時において、熱硬化性接着剤を用いて位置決めフレームを基板に固着する際に、高温から常温に戻った際に、位置決めフレームに引っ張り応力が作用するため、位置決めフレームに設けた位置決め孔の間隔を変えることが可能となる。

（１１）本開示に係る光モジュールでは、前記位置決めフレームは、ウルテムを含み、前記基板は、ポリイミドを含む。これにより、位置決めフレームの耐熱性、機械的特性、難燃性、耐薬品性が良好となり、また、基板の機械的強度、耐熱性、難燃性が良好となる。

（１２）本開示に係る光モジュールでは、前記位置決めフレームの２つの前記辺に設けた前記狭幅部は、前記位置決めフレームの前記開口部側に設けた窪みによって形成されている。これにより、製造時において、熱硬化性接着剤を用いて位置決めフレームを基板に固着する際に、高温から常温に戻った際に、位置決めフレームに作用する引っ張り応力によって、位置決めフレームに設けた位置決め孔の間隔を大きく変えることが可能となる。

（１３）本開示に係る光モジュールでは、前記基板に実装した前記光素子は、前記位置決めフレームの前記開口部に位置する。これにより、光モジュールを小型化することができる。

[本願発明の実施形態の詳細]
本開示に係る光モジュールの製造方法および光モジュール具体例を、以下に図面を参照しながら説明する。なお、本発明は以下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全ての変更が含まれることが意図される。また、複数の実施形態について組み合わせが可能である限り、本発明は任意の実施形態を組み合わせたものを含む。なお、以下の説明において、異なる図面においても同じ符号を付した構成は同様のものであるとして、その説明を省略する場合がある。

（実施形態１）
以下の説明では、光モジュールとして、互いに波長の異なる複数の信号光が多重化された多重光信号を受光し、光分波器によってそれぞれの信号光に分波した後、各信号光を電気信号に変換する光受信モジュールを例に説明する図１は、本開示の実施形態に係る光モジュールの一例を示す斜視図であり、本開示によって製造される光モジュールの構成を説明するための図である。図２は、図１に示す光モジュールを分解した際の斜視図であり、図３は、図１に示す光モジュールを側面から見た図である。また、図４Ａは、光学ブロックの断面を示す図であり、図４Ｂは、光学ブロックを側面から見た図である。

本実施形態の光モジュール１は、光学要素を実装した光学ブロック１０、位置決めフレーム２０、光素子３２やＴＩＡ（Transimpedance Amplifier）３３を実装したＦＰＣ（フレキシブルプリント基板、以下、「プリント基板」という。）３０、および、補強基板４０を備えている。光学ブロック１０は、図４Ａに示すように、光ファイバを内包するスタブ（図示なし）を収容するスリーブ部１１と、本体部１２を備えている。光学ブロック１０は、光ファイバから受光する信号光に対して光学的に透明な樹脂材料によって一体的に形成されている。本体部１２には、第１の凹部１２Ａ、第２の凹部１２Ｂ、第１のレンズ１３、反射面１５、第２のレンズ１６を有している。プリント基板３０は本開示の基板に相当し、光モジュールの最終製品では、プリント基板３０の補強のための補強基板４０を備えていてよい。

以下の説明においては、スリーブ部１１から第１のレンズ１３に向かう方向をＹ軸方向、プリント基板３０と平行な面においてＹ軸と直交する方向をＸ軸方向、Ｘ軸、Ｙ軸にそれぞれ直交する方向をＺ軸方向として説明する場合がある。各軸の正負の方向は、各図に示すとおりである。

第１の凹部１２Ａは、光分波器１４を収納、載置するための凹部である。光分波器１４は、第１のレンズ１３からの入射光に対して、調心された状態で第１の凹部１２Ａ内に載置される。なお、光分波器１４を第１の凹部１２Ａに収納する際に、光分波器１４を第１の凹部１２Ａに嵌め込むようにしてもよい。例えば、光分波器１４の外側面を第１の凹部１２Ａに設けた突起等で保持することにより、光分波器１４を光学ブロック１０に対して位置決めすることができる。第２の凹部１２Ｂは反射面１５を形成するための凹部である。図示しない光ファイバを内包するスタブがスリーブ部１１内に嵌め込まれることにより、光ファイバは光学ブロック１０に対して位置決めされる。なお、本実施形態では、スリーブ部１１と光学ブロック１０が一体で形成されているが、別体であってもよい。この場合は、スリーブ部１１は、金属材料であってもよく、例えば、ＳＵＳ（鉄（Fe）、クロム（Cr）、ニッケル（Ni）合金）であってもよい。

図示しない光ファイバから出射した多重光信号は、図４Ａの一点鎖線の矢印で示すように、Ｙ軸正方向に位置する第１のレンズ１３に向かい、第１のレンズ１３によってコリメート光に変換された後、光分波器１４に入射する。光分波器１４は、多重光信号に含まれる複数、例えば４つの信号光を、それぞれ単一波長の信号光に分波するための光学素子であり、１つの反射部材と複数の波長分割フィルタから構成されている。光分波器１４でそれぞれ４つの異なる単一波長に分波された信号光は、Ｘ軸方向に所定間隔をあけてＹ軸正方向に出射され、光学ブロック１０に入射した後、反射面１５でほぼ９０度方向変換されて、Ｚ軸負方向に向けて出射される。

反射面１５のＺ軸負方向には、第２のレンズ１６が形成されている。第２のレンズ１６は、光分波器１４によって分波された４つの信号光のそれぞれに対して設けられており、Ｘ軸方向に所定の間隔で設けられた４つのレンズから構成される。第２のレンズ１６は、反射面１５で反射された４つの信号光を受けて、各信号光をプリント基板３０に実装されたＰＤ（Photo Diode）からなる光素子３２（例えば、図１を参照）に集光させる集光レンズとして機能する。また、光学ブロック１０に設けた第２のレンズ１６は、本開示の光入出力面に相当する。

図２に示すように、プリント基板３０には、プリント配線３１が設けられており、光素子３２、ＴＩＡ３３が実装されている。本実施形態では、光素子３２は受光素子として４個のＰＤがＰＤアレイとしてＸ軸方向に並べて配置されている。第２のレンズ１６から出射された４つの信号光は、光素子３２を構成する各ＰＤによって電気信号に変換され、ＴＩＡ３３によって電気信号が増幅される。

本実施形態では、後述するように、光学ブロック１０と光素子３２との光学的な調心を行うことなく、光学ブロック１０から出射された信号光をプリント基板３０に実装した光素子３２に集光させている。そのため、本実施形態では、図２に示すように、２つの位置決め突起１９Ａ、１９Ｂを光学ブロック１０に設け、位置決め孔２２Ａ、２２Ｂ有する位置決めフレーム２０を用いることによって、第２のレンズ１６と光素子３２とのＸＹ平面での位置合わせを行っている。また、光学ブロック１０のプリント基板３０への載置面１７、１８と第２のレンズ１６とのＺ軸方向の距離を予め設定することによって、第２のレンズ１６と光素子３２とのＺ軸方向の位置決めを行っている。

位置決め突起１９Ａ、１９Ｂは、光学ブロック１０のＸ軸方向の両端箇所に設けられている。位置決め突起１９Ａ、１９Ｂは、それぞれ断面が円形状の突起であり、先端部分をテーパ形状にしておいてもよい。また、２つの位置決め突起１９Ａ、１９Ｂは、位置決め突起１９Ａ、１９Ｂの中心を結ぶ線が、第２のレンズ１６の各レンズの中心を結ぶ線に平行となるようにＸ軸方向と平行に設けられている。なお、位置決め突起１９Ａ、１９Ｂの中心を結ぶ線が第２のレンズ１６の各レンズの中心を結ぶ線と一致していることが望ましい。位置決め突起１９Ａ、１９Ｂの長さは、光学ブロック１０の載置面１７、１８よりもＺ軸負方向に突出しない長さに設定される。

次に、位置決めフレーム２０について説明する。図５は、基板と位置決めフレームの関係を示す図である。本実施形態の位置決めフレーム２０は、図５に示すように、開口部２４を介して対向する２つの辺２１Ａ、２１Ｂとこれらの辺２１Ａ、２１Ｂに直交する辺２１Ｃ、２１Ｄを有する略方形の枠体からなる。２つの辺２１Ａ、２１Ｂには、光学ブロック１０に設けた位置決め突起１９Ａ、１９Ｂにそれぞれ対向する位置に位置決め孔２２Ａ、２２Ｂが設けられ、さらにこれらの位置決め孔２２Ａ、２２Ｂにそれぞれ隣接して狭幅部２３Ａ、２３Ｂが設けられている。

位置決め孔２２Ａ、２２Ｂは、光学ブロック１０の位置決め突起１９Ａ、１９Ｂが圧入されるための孔である。本実施形態では、位置決め孔２２Ａ、２２Ｂを、辺２１Ａ、２１Ｂを開口部２４側に突出させた個所に設けている。位置決め孔２２Ａ、２２Ｂはそれぞれ断面が円形状であり、位置決め孔２２Ａ、２２Ｂの中心を結ぶ直線は、辺２１Ａ、２１Ｂと直交する方向であるＸ軸方向に向いている。また、位置決め孔２２Ａ、２２Ｂの中心間の距離と、位置決め突起１９Ａ、１９Ｂの中心間の距離とが等しくなるようにそれぞれ設定されている。

狭幅部２３Ａ、２３Ｂは、他の辺の個所よりも幅を狭く形成した部分であり、後述する位置決めフレーム２０とプリント基板３０との固着工程において、辺２１Ａ、２１Ｂに作用する応力による変形を助長する機能を果たしている。本実施形態では、辺２１Ａ、２１Ｂの開口部２４側に窪みを設けることによって、狭幅部２３Ａ、２３Ｂを形成している。そして、図５に示すように、辺２１Ａ、２１Ｂにそれぞれ設けた位置決め孔２２Ａ、２２Ｂと狭幅部２３Ａ、２３Ｂとは、開口部２４に対して、すなわち、辺２１Ａ、２１Ｂに平行な中心線に対して対称的に設けられている。

図１、図２、または、図５に示すように、プリント基板３０の表面には、銅からなるプリント配線３１が設けられており、位置決めフレーム２０の開口部２４の位置に、光素子３２、ＴＩＡ３３が実装される。本実施形態では、位置決めフレーム２０を構成する材料は、プリント基板３０を構成する材料よりも線膨張係数の大きなさい材料が用いられる。例えば、プリント基板３０には、プリント配線３１の材料としての胴とプリント基板３０の基材となるポリイミドが用いられ、位置決めフレーム２０には、銅やポリイミドよりも線膨張係数の大きなウルテムが用いられる。ここで、銅とポリイミドの線膨張係数は約２０ｐｐｍ／℃であり、ウルテムの線膨張係数は約５０ｐｐｍ／℃である。また、ポリイミドは、機械的強度が高く、耐熱性、難燃性に優れた絶縁材料であり、ウルテムは、耐熱性、機械的特性、難燃性、耐薬品性、電気的特性などに優れている。

（製造方法）
図６は、本開示に係る光モジュールの製造方法のフローの一例を示す図である。また、図７Ａは、基板に位置決めフレームを固着する工程の一例を説明するための図であり、図７Ｂは、位置決めフレームに作用する応力を模式的に示した図である。また、図７Ｃは、基板の位置決め孔と光学ブロックの位置決め突起の関係の一例を説明するための図であり、図７Ａの２点鎖線で囲んだ右側の位置決め孔２２Ｂの周辺を示している。

光モジュール１の製造にあたって、光学ブロック１０は既に樹脂で一体成型されており、第１の凹部１２Ａ内に光分波器１４が位置決めされた状態で収納され、この状態で、第１のレンズ１３、光分波器１４、反射面１５、および、第２のレンズ１６は、光学的に調心が行われているものとする。また、同じく、プリント基板３０には所定パターンのプリント配線が設けられているものとする。さらに、位置決めフレーム２０の位置決め孔２２Ａ、２２Ｂの間隔が、光学ブロックの位置決め突起１９Ａ、１９Ｂの間隔と等しくなるように形成されているものとする。

以下、図７Ａ－図７Ｃを参照しつつ、図６のフローにしたがって光モジュール１の製造方法について説明する。光学ブロック１０、位置決めフレーム２０、プリント基板３０が準備された状態で、図６のステップＳ１で示すように、熱硬化性接着剤を用いてプリント基板３０上に、位置決めフレーム２０を固着する。この工程では、位置決めフレーム２０の全面に熱硬化性接着剤を付着するのではなく、少なくとも位置決め孔２２Ａ、２２Ｂおよび狭幅部２３Ａ、２３Ｂを除いた箇所に熱硬化性接着剤を付与する。例えば、図７Ａの破線Ａで囲んだ位置決めフレーム２０の各角部に熱硬化性接着剤を付け、その後、熱硬化性接着剤を高温で硬化させる。

なお、プリント基板３０のプリント配線３１のパターンに対する位置決めフレーム２０の位置決めは、高い精度を必要としない。このため、画像認識装置を用いて行ってもよく、目視で行ってもよい。また、予めプリント基板３０に位置決めのためのマーカとなる配線を形成しておいてもよい。

熱硬化性接着剤としては、例えば、エポキシ樹脂が用いられ、熱硬化の温度は、８０℃から１８０℃の範囲で行う。

熱硬化性接着剤を高温で硬化させた後、位置決めフレーム２０とプリント基板３０を常温に戻すが、その際、位置決めフレーム２０の線膨張係数がプリント基板３０やプリント配線３１の線膨張係数よりも大きいため、常温までの冷却時に、図７Ｂに示すように、位置決めフレーム２０の辺２１Ａ、２１Ｂには、長手方向（Ｙ軸方向）に引っ張り応力Ｙ１、Ｙ２が作用する。位置決め孔２２Ａ、２２Ｂおよび狭幅部２３Ａ、２３Ｂの個所は、熱硬化性接着剤が設けられていないため、プリント基板３０とは接着していない。そして、辺２１Ａ、２１Ｂに狭幅部２３Ａ、２３Ｂを設けていることも相俟って、辺２１Ａの位置決め孔２２Ａを設けた個所は、矢印Ｘ１で示すようにＸ軸正方向に変形し、一方、辺２１Ｂの位置決め孔２２Ｂを設けた個所は、矢印Ｘ２で示すようにＸ軸負方向に変形する。

このため、位置決めフレーム２０に設けた位置決め孔２２Ａ、２２Ｂの間隔は、接着前よりも短くなる。しかし、位置決めフレームに設けた位置決め孔２２Ａ、２２Ｂおよび狭幅部２３Ａ、２３Ｂが辺２１Ａ、２１Ｂに平行な中心線に対して対称的に設けられているため、位置決め孔２２Ａ、２２Ｂの間隔は、Ｘ軸に沿って縮むことになり、位置決め孔２２Ａ、２２Ｂを結ぶ直線は、位置決めフレーム２０をプリント基板３０に接着した前後でほとんど変化しない。

位置決めフレーム２０をプリント基板３０に接着した後、図６のステップＳ２に移り、位置決めフレーム２０の位置決め孔２２Ａ、２２Ｂを基準にして、プリント基板３０上に光素子３２を実装する。具体的には、位置決め孔２２Ａ、２２Ｂを結ぶ中間時点を原点として、光素子３２の実装位置を決める。位置決め孔２２Ａ、２２Ｂを基準として光素子３２の実装位置を決める際は、光学ブロック１０に設けた位置決め突起１９Ａ、１９Ｂを結ぶ線まで第２のレンズ１６の距離が考慮される。

プリント基板３０に光素子３２を実装した後、ＴＩＡ３３を実装する。ＴＩＡ３３の実装後、図６に示すステップＳ３に移り、位置決めフレーム２０の位置決め孔２２Ａ、２２Ｂに、光学ブロック１０の位置決め突起１９Ａ、１９Ｂをそれぞれ圧入し、光学ブロック１０をプリント基板上に載置する。

位置決めフレーム２０の位置決め孔２２Ａ、２２Ｂに、光学ブロック１０の位置決め突起１９Ａ、１９Ｂを圧入する際に、位置決め孔２２Ａ、２２Ｂの間隔は、位置決めフレーム２０をプリント基板３０に固着した工程で狭くなっている。これにより、位置決め孔２２Ａ、２２Ｂの間隔は位置決め突起１９Ａ、１９Ｂの間隔よりも小さくなっている。このため、位置決め孔２２Ａ、２２Ｂに位置決め突起１９Ａ、１９Ｂを圧入する際に、例えば、図７Ｃの左側の図に示すように、位置決めフレーム２０の右側の辺２１Ｂにおいては、位置決め突起１９Ｂの外側端よりも内側、すなわち開口部２４側に位置決め孔２２Ｂの外側壁が位置する場合が生じる。

しかし、位置決め突起１９Ａ、１９Ｂの先端を適当なテーパ形状としておくことによって、図７Ｃの右側の図に示すように、位置決め突起１９Ｂの圧入によって位置決めフレーム２０が押し広げられ、位置決め突起１９Ｂの外側端と位置決め孔２２Ｂの外側壁とが接する状態で、位置決め孔２２Ｂ内に位置決め突起１９Ｂが挿入される。このことは、位置決めフレーム２０の左側の辺２１Ａの位置決め孔２２Ａと光学ブロック１０の位置決め突起１９Ａについても同様であり、位置決め突起１９Ａの外側端と位置決め孔２２Ａの外側壁とが接する状態で、位置決め孔２２Ａ内に位置決め突起１９Ａが挿入される。位置決めフレーム２０の辺２１Ａ、２１Ｂに設けた狭幅部２３Ａ、２３Ｂは、弾性変化を起こしやすい形状でもあるため、位置決め突起１９Ａ、１９Ｂの位置決め孔２２Ａ、２２Ｂへの挿入を容易にする機能を備えている。

位置決め突起１９Ａ、１９Ｂは、それぞれ位置決めフレーム２０の開口部２４側に応力を受けた状態、すなわち縮む方向に力を受けた状態で、位置決め孔２２Ａ、２２Ｂ内に安定的に固定される。その際に、位置決め突起１９Ａ、１９Ｂにそれぞれ作用する応力は同じであるため、第２のレンズ１６の中心位置となる位置決め突起１９Ａ、１９Ｂの中間位置は、位置決め孔２２Ａ、２２Ｂの中間位置に維持される。したがって、位置決め孔２２Ａ、２２Ｂの径が位置決め突起１９Ａ、１９Ｂの径より大きくても、位置決め突起１９Ａ、１９Ｂの位置決めフレーム２０に対する位置決めを確実にかつ精度良く行うことが可能となり、第２のレンズ１６の光素子３２に対する光軸合わせを精度よく簡単に行うことができる。光学ブロック１０と位置決めフレーム２０とは、製造時において位置決め孔２２Ａ、２２Ｂが位置決め突起１９Ａ、１９Ｂよりも、例えば、１．０１倍以上の径を有していてもかまわない。

光学ブロック１０の高さ方向（Ｚ軸方向）の位置決めは、光学ブロック１０のＹ軸方向の前後の載置面１７、１８がそれぞれプリント基板３０に当接するまで、光学ブロック１０を位置決めフレーム２０側に押し付けることによって行うことができる。

光学ブロック１０をプリント基板３０条に載置した後、ステップＳ４に移り、光学ブロック１０、位置決めフレーム２０、および、プリント基板３０を接着剤によって相互に固定する。接着剤としては、紫外線硬化性接着剤が用いられ、光学ブロック１０、位置決めフレーム２０、および、プリント基板３０の間隙に、紫外線硬化性接着剤を塗布した後、紫外線を照射することで、常温で行われる。なお、補強基板４０の固着は、ステップＳ３の後であれば、適宜の段階で行うことができる。その際は、熱による影響を避けるため、常温で行うことが望ましい。

（実施形態２）
次に実施形態２について説明する。図８Ａは、位置決めフレームを基板に固着する工程の他の例を説明するための図である。また、図８Ｂは、位置決めフレームに作用する応力の他の例を模式的に示した図であり、図８Ｃは、基板の位置決め孔と光学ブロックの位置決め突起の関係の他の例を説明するための図である。本実施形態２では、位置決めフレーム２０’の形状が実施形態１の位置決めフレーム２０と異なる。

本実施形態２の位置決めフレーム２０’は、図８Ａに示すように、開口部２４を介して対向する２つの辺２１Ａ’、２１Ｂ’とこれらの辺２１Ａ’、２１Ｂ’に直交する辺２１Ｃ’、２１Ｄ’を有する略方形の枠体からなる。２つの辺２１Ａ’、２１Ｂ’には、光学ブロック１０に設けた位置決め突起１９Ａ、１９Ｂに対向する位置に位置決め孔２２Ａ’、２２Ｂ’が設けられ、さらにこれらの位置決め孔２２Ａ’、２２Ｂ’にそれぞれ隣接して狭幅部２３Ａ’、２３Ｂ’が設けられている。

位置決め孔２２Ａ’、２２Ｂ’は、光学ブロック１０の位置決め突起１９Ａ、１９Ｂがそれぞれ圧入されるための孔である。本実施形態２では、位置決め孔２２Ａ’、２２Ｂ’を、辺２１Ａ’、２１Ｂ’を開口部２４とは反対側に突出させた個所に設けている。位置決め孔２２Ａ’、２２Ｂ’はそれぞれ断面が円形状であり、位置決め孔２２Ａ’、２２Ｂ’の中心を結ぶ直線は、辺２１Ａ’、２１Ｂ’と直交する方向であるＸ軸方向に向いている。また、位置決め孔２２Ａ’、２２Ｂ’の中心間の距離と、位置決め突起１９Ａ、１９Ｂの中心間の距離とが等しくなるようにそれぞれ設定されている。

狭幅部２３Ａ’、２３Ｂ’は、他の辺の個所よりも幅を狭く形成した部分であり、後述する位置決めフレーム２０’とプリント基板３０との固着工程において、辺２１Ａ’、２１Ｂ’に作用する応力による変形を助長する機能を果たしている。本実施形態では、辺２１Ａ、２１Ｂの開口部２４とは反対側に窪みを設けることによって、狭幅部２３Ａ’、２３Ｂ’を形成している。そして、図８Ａに示すように、辺２１Ａ’、２１Ｂ’にそれぞれ設けた位置決め孔２２Ａ’、２２Ｂ’と狭幅部２３Ａ’、２３Ｂ’とは、開口部２４に対して、すなわち、辺２１Ａ、２１Ｂに平行な中心線に対して対称的に設けられている。位置決めフレーム２０’以外の他の構成については、実施形態１と同様であるため、その説明を省略する。

（製造方法）
本実施形態２における光モジュールの製造方法は、実施形態１と同様であり、図６に示すフローと同じ工程にしたがって製造することができる。ただし、本実施形態２では、ステップＳ１において、熱硬化性接着剤を用いてプリント基板３０上に、位置決めフレーム２０’を固着する工程で、光学ブロック１０の位置決め突起１９Ａ、１９Ｂと位置決めフレーム２０’の位置決め孔２２Ａ’、２２Ｂ’に作用する応力の関係が実施形態１と異なる。

ステップＳ１の固着工程において、少なくとも位置決め孔２２Ａ’、２２Ｂ’および狭幅部２３Ａ’、２３Ｂ’を除いた箇所に熱硬化性接着剤を付与し、高温で硬化させた後、常温に戻す。その際に、位置決めフレーム２０’の線膨張係数がプリント基板３０やプリント配線３１の線膨張係数よりも大きいため、冷却時に、図８Ｂに示すように、位置決めフレーム２０’の辺２１Ａ’。２１Ｂ’には、長手方向（Ｙ軸方向）に引っ張り応力Ｙ１、Ｙ２が作用する。位置決め孔２２Ａ’、２２Ｂ’および狭幅部２３Ａ’、２３Ｂ’の個所は、熱硬化性接着剤が設けられていないため、辺２１Ａ’の位置決め孔２２Ａ’を設けた個所は、矢印Ｘ２で示すようにＸ軸負方向に変形し、一方、辺２１Ｂ’の位置決め孔２２Ｂ’を設けた個所は、矢印Ｘ１で示すようにＸ軸正方向に変形する。すなわち、図８Ｂに模式的に示した、位置決めフレーム２０’に作用する応力の方向は、図７Ｂに示した実施形態１の場合に比べて、左右の辺を入れ替えた関係となる。

このため、位置決めフレーム２０’に設けた位置決め孔２２Ａ’、２２Ｂ’の間隔は、接着前よりも長くなる。しかし、位置決めフレームに設けた位置決め孔２２Ａ’、２２Ｂ’および狭幅部２３Ａ’、２３Ｂ’が辺２１Ａ’、２１Ｂ’に平行な中心線に対して対称的に設けられているため、位置決め孔２２Ａ’、２２Ｂ’の間隔は、Ｘ軸に沿って延びることになり、位置決め孔２２Ａ’、２２Ｂ’を結ぶ直線は、位置決めフレーム２０’をプリント基板３０に接着した前後でほとんど変化しない。

そして、ステップＳ３において、位置決めフレーム２０の位置決め孔２２Ａ’、２２Ｂ’に、光学ブロック１０の位置決め突起１９Ａ、１９Ｂを圧入する際は、位置決め孔２２Ａ’、２２Ｂ’の間隔は、位置決め突起１９Ａ、１９Ｂの間隔よりも大きくなっている。このため、光学ブロック１０の位置決め突起１９Ａ、１９Ｂを位置決め孔２２Ａ’、２２Ｂ’に圧入する際に、辺２１Ｂ’側については、図８Ｃの左の図から、右の図に示すように、位置決め突起１９Ｂの圧入によって位置決めフレーム２０’が縮められ、位置決め突起１９Ｂの内側端と位置決め孔２２Ｂ’の内側壁とが接する状態で、位置決め孔２２Ｂ’内に位置決め突起１９Ｂが挿入される。

このことは、位置決めフレーム２０の左側の辺２１Ａ’の位置決め孔２２Ａ’と光学ブロック１０の位置決め突起１９Ａについても同様であり、位置決め突起１９Ａの内側端と位置決め孔２２Ａ’の内側壁とが接する状態で、位置決め孔２２Ａ’内に位置決め突起１９Ａが挿入される。位置決めフレーム２０の辺２１Ａ、２１Ｂに設けた狭幅部２３Ａ、２３Ｂは、弾性変化を起こしやすい形状でもあるため、位置決め突起１９Ａ、１９Ｂの位置決め孔２２Ａ、２２Ｂへの挿入を容易にする機能を備えている。

位置決め突起１９Ａ、１９Ｂは、それぞれ位置決めフレーム２０の開口部２４側に応力を受けた状態、すなわち伸びる方向に力を受けた状態で、位置決め孔２２Ａ、２２Ｂ内に安定的に固定される。このように、本実施形態２では、位置決め突起１９Ａ、１９Ｂと位置決め孔２２Ａ’、２２Ｂ’との間に作用する応力の方向が実施形態１とは反対の関係になるが、位置決め突起１９Ａ、１９Ｂの位置決めフレーム２０に対する位置決めを確実にかつ精度良く行うことができ、第２のレンズ１６の光素子３２に対する光軸合わせを精度よく簡単に行うことが可能となる。

以上、光モジュールとして、光素子として受光素子を有する光受信モジュールであるＲＯＳＡ（Receiver Optical Sub-Assembly）を例について説明したが、本開示の内容は、光モジュールとして、ＲＯＳＡに限らず、発光素子を有するＴＯＳＡ（Transmitter Optical Sub-Assembly）にも適用できることは明らかである。

１…光モジュール、１０…光学ブロック、１１…スリーブ部、１２…本体部、１２Ａ…第１の凹部、１２Ｂ…第２の凹部、１３…第１のレンズ、１４…光分波器、１５…反射面、１６…第２のレンズ、１７、１８…載置面、１９Ａ、１９Ｂ、…位置決め突起、２０、２０'…位置決めフレーム、２１Ａ、２１Ａ'、２１Ｂ、２１Ｂ'、２１Ｃ，２１Ｃ'、２１Ｄ，２１Ｄ'…辺、２２Ａ、２２Ａ'、２２Ｂ、２２Ｂ'…位置決め孔、２３Ａ、２３Ａ'、２３Ｂ、２３Ｂ'…狭幅部、２４…開口部、３０…プリント基板、３１…プリント配線、３２…光素子、３３…ＴＩＡ、４０…補強基板。

Claims (13)

1. 光入出力面を有し、前記光入出力面側に２つの位置決め突起が設けられた光学ブロックと、
   光素子を実装した基板と、
   前記基板とは線膨張係数が異なる材料からなり、開口部を介して対向する２つの辺に、それぞれ位置決め孔と前記位置決め孔に隣接する狭幅部が前記開口部に対して対称的に設けられた位置決めフレームと、を備える、光モジュールの製造方法であって、
   前記位置決め孔と前記狭幅部を除く個所に設けた熱硬化性接着剤によって、前記位置決めフレームを前記基板上に固着する工程と、
   前記位置決めフレームに設けた２つの前記位置決め孔を基準として、前記光素子を前記基板上に実装する工程と、
   前記位置決めフレームの２つの前記位置決め孔に、前記光学ブロックの２つの前記位置決め突起を圧入する工程と、
   前記光学ブロック、前記位置決めフレーム、および、前記基板を固着する工程と、を含む、光モジュールの製造方法。
2. 前記位置決め孔と前記位置決め突起とは断面が円形状であって、前記位置決め孔の径が前記位置決め突起の径よりも大きい、請求項１に記載の光モジュールの製造方法。
3. 前記位置決めフレームの線膨張係数が前記基板の線膨張係数より大きい、請求項１または請求項２に記載の光モジュールの製造方法。
4. 前記位置決めフレームは、ウルテムを含み、前記基板は、ポリイミドを含む、請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の光モジュールの製造方法。
5. 前記熱硬化性接着剤によって、前記位置決めフレームを前記基板に固着させる工程の熱処理の温度は、８０℃以上１８０℃以下である、請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の光モジュールの製造方法。
6. 前記光学ブロック、前記位置決めフレーム、および、前記基板を固着する工程は、前記光学ブロック、前記位置決めフレーム、および、前記基板の間隙に、紫外線硬化性接着剤を塗布した後、紫外線を照射する工程である、請求項１から請求項５のいずれか一項に記載の光モジュールの製造方法。
7. 光入出力面を有し、前記光入出力面側に２つの位置決め突起が設けられた光学ブロックと、
   光素子を実装した基板と、
   前記基板とは線膨張係数が異なる材料からなり、開口部を介して対向する２つの辺に、それぞれ位置決め孔と前記位置決め孔に隣接する狭幅部が前記開口部に対して対称的に設けられた位置決めフレームと、を備える、光モジュールであって、
   前記位置決め孔と前記狭幅部を除く個所に設けた熱硬化性接着剤によって、前記位置決めフレームが前記基板上に固着されており、
   前記位置決めフレームの２つの前記位置決め孔に、前記光学ブロックの２つの前記位置決め突起が圧入され、２つの前記位置決め孔と２つの前記位置決め突起とがそれぞれ前記開口部側あるいは前記開口部と反対側の個所で接触している、光モジュール。
8. 前記基板、前記位置決めフレーム、および、前記基板の間隙が、さらに紫外線硬化性接着剤によって固着されている、請求項７に記載の光モジュール。
9. 前記位置決め孔と前記位置決め突起とは断面が円形状であって、前記位置決め孔の径が前記位置決め突起の径よりも大きい、請求項７または請求項８に記載の光モジュール。
10. 前記位置決めフレームの線膨張係数が前記基板の線膨張係数より大きい、請求項７から請求項９のいずれか一項に記載の光モジュール。
11. 前記位置決めフレームは、ウルテムを含み、前記基板は、ポリイミドを含む、請求項７から請求項１０のいずれか一項に記載の光モジュール。
12. 前記位置決めフレームの２つの前記辺に設けた前記狭幅部は、前記位置決めフレームの前記開口部側に設けた窪みによって形成されている、請求項７から請求項１１のいずれか一項に記載の光モジュール。
13. 前記基板に実装した前記光素子は、前記位置決めフレームの前記開口部に位置する、請求項７から請求項１２のいずれか一項に記載の光モジュール。

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