JP3282159B2 - 光部品 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、光素子デバイス等
の光部品に関し、特に、アレイ形多心光コネクタプラグ
にガイドピンを介して無調心で接続する半導体光素子デ
バイスに適用して有効な技術に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】光通信システムには、種々のレーザ（Ｌ
Ｄ）やフォトダイオード（ＰＤ）等の光素子が用いられ
る。図８に従来の光ファイバと光素子チップ接続用デバ
イスの概略図を示す。図８において、１は光素子デバイ
ス等からなる光部品、２は光素子チップ、３は接続基
板、９は光ファイバテープ、９Ａは光ファイバ心線、１
３は光ファイバ取り付け基板である。

【０００３】前記従来の光素子チップ接続用デバイス
は、図８に示すように、光素子チップ２の発光点あるい
は受光点と光ファイバテープ９の光ファイバ心線９Ａが
高精度に位置合わせされ固定されている。その作製方法
は、単心の光ファイバあるいは複数の光ファイバ心線９
Ａを整列固定してなる光ファイバ取り付け基板１３と接
続基板３に取り付けた光素子チップ２を、光を透過させ
て２軸方向（上下左右）に調心を行い、結合効率が最大
となる位置で接着材やはんだにより接着固定して作製さ
れる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】本発明者は、前記従来
の技術を検討した結果、以下の問題点を見いだした。

【０００５】前記従来の光素子チップ接続用デバイスの
光素子モジュールは、２軸方向に調心を行うために、非
常に接続作業に手間がかかり稼働が大きくなるために、
コストが高くなりかつ大量生産に不向きであるという問
題があった。

【０００６】光ファイバコネクタと同構造の接続端を有
する光導波路モジュール（特願平７−５８３４８）など
の光部品と接続するための光モジュールでも同じ問題が
あった。

【０００７】本発明の目的は、光ファイバコネクタと無
調心で高精度な結合が可能な光部品（光素子デバイス）
を提供することにある。

【０００８】本発明の他の目的は、接続作業の手間を低
減することが可能な技術を提供することにある。

【０００９】本発明の他の目的は、作製コストを低減す
ることが可能な技術を提供することにある。

【００１０】本発明の前記ならびにその他の目的と新規
な特徴は、本明細書の記述及び添付図面によって明らか
にする。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本願において開示される
発明のうち代表的なものの概要を簡単に説明すれば、以
下のとおりである。

【００１２】即ち、本発明は、中央に溝部分が形成され
る平面度の高い基準面を有する接続基板と、前記接続基
板の基準面に接着固定される介在基板と、前記接続基板
の基準面に接する前記介在基板の基準面に接着固定さ
れ、かつ、前記介在基板の基準面に接する基準面に直交
する一側面に発光点あるいは受光点を有する光素子チッ
プとを有する光部品であって、前記接続基板は、合成樹
脂で構成されるとともに、ピンガイド穴あるいはガイド
ピンの中心軸を通る平面が前記接続基板の基準面に平行
で、かつ、前記光素子チップの前記発光点あるいは受光
点が形成される面に直交するように形成される２つの連
結用のピンガイド穴あるいはガイドピンを有し、前記介
在基板の前記基準面は、平面度の高い面であり、前記光
素子チップは、前記接続基板の基準面の中央に形成され
た溝部分内に配置されるとともに、前記光素子チップの
前記基準面は、平面度の高い面であることを特徴とす
る。

【００１３】本発明の好ましい実施の形態では、前記光
素子チップは、複数の発光点、あるいは受光点が横方向
に並ぶアレイであり、前記発光点、あるいは受光点を通
る直線は、前記光素子チップの前記基準面に平行である
ことを特徴とする。

【００１４】本発明の好ましい実施の形態では、光素子
チップは、高発熱性の光素子であり、前記介在基板の前
記基準面に対向する面に固定されるヒートシンクを有す
ることを特徴とする。

【００１５】

【００１６】

【００１７】

【００１８】本発明によれば、光出射位置又は受光位置
と正確な位置関係にある一平面（基準面）を有する光素
子チップを、介在基板の基準面と光素子チップの基準面
同士を接触させて介在基板上に固定し、さらに、中央に
溝部分が形成されるとともにガイド穴とガイドピン中心
と正確な位置関係にある基準面を有する接続基板を用
い、前記光素子チップが前記接続基板の基準面の溝部分
に配置されるように、前記光素子チップが接触固定され
ている介在基板の基準面と前記接続基板の基準面同士を
接触させて固定するようにしたので、接続基板のガイド
穴又はガイドピン中心と光素子チップの光出射位置又は
光受光位置が基準面同士を介して一定の位置関係となる
ようにすることができる。

【００１９】また、前記介在基板の基準面以外の面に熱
吸収体であるヒートシンクが取り付けられているので、
放熱効率を向上することができる。

【００２０】

【００２１】すなわち、本発明の光部品によれば、光素
子チップの光出射位置又は受光位置とガイド穴又はガイ
ドピン中心が正確な位置関係にあるので、接続相手であ
る光ファイバのコアの位置とガイド穴中心が同一の位置
関係にある光ファイバコネクタ（既存部品）とガイドピ
ンを介して無調心で位置合わせされ、一括に接続するこ
とができる。

【００２２】また、必要に応じて光素子デバイスと多心
光ファイバコネクタを分離し、再接続することも可能と
なる。

【００２３】また、光素子チップの光の出射位置又は受
光位置とガイド穴又はガイドピンとの位置を基準面を用
いることにより、１軸方向の位置合わせをなくし、残り
の１軸方向で位置合わせを行うことができるので、接続
作業の手間を低減することができる。これにより、作製
コストを低減することができる。

【００２４】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明につ
いてその実施形態（実施例）とともに詳細に説明する。

【００２５】なお、実施形態を説明するための全図にお
いて、同一機能を有するものは同一符号を付け、その繰
り返しの説明は省略する。

【００２６】（参考例） 図１は、本発明の参考例１の光部品の概略構成を示す斜
視図であり、図２は図１のＡ−Ａ’線で切った断面図で
ある。図１及び図２において、１は光部品（例えば、光
素子デバイス）、２は光素子チップ（例えば、半導体光
素子チップ）、３は接続基板、４は発光点又は受光点、
５はピンガイド穴、６は接続基板３の高精度な平面度の
上面である基準面、２０は光素子チップ２と接続基板３
とを接着する接着材、３０Ａは位置決め用マーカであ
る。

【００２７】前記光素子チップ２としては例えば半導体
光素子チップを用いる。接続基板３としては、例えば、
金属（金）、炭化シリコン、シリコンを用いる。接着材
２０としては、はんだ又はエポキシ系の接着材を用い
る。

【００２８】前記接続基板３の端面より、所定の間隔を
有しているピンガイド穴５が設けられている。前記接続
基板３の上面は、ピンガイド穴５の中心と正確な位置関
係にある一平面（ピンガイド穴又はガイドピンの中心軸
を通る平面と平行な面）であり、この上面を基準面６と
している。該基準面６から前記光素子チップ２の光出射
位置又は受光位置までの距離が一定（正確な位置関係）
となるように、前記接続基板３の基準面６に接触させて
光素子チップ２が接着材２０で取り付けられている。す
なわち、光素子チップ２の光出射位置又は受光位置とピ
ンガイド穴５の中心は基準面６を介して、一定の位置関
係になっている。

【００２９】次に、参考例１の光部品１の組立製造方法
を説明する。

【００３０】図１及び図２に示すように、前記高精度な
平面度の上面である基準面６を有している金属又は炭化
シリコン等からなる接続基板３の端面に、前記基準面６
から所定の高さ（正確な高さ関係）にあり、かつ所望の
間隔を有する位置にピンガイド穴５を機械加工等により
作製する。前記基準面６を有する上面に予め光素子チッ
プ２の設置位置の目印になるように位置決め用マーカ３
０Ａを設けておく。

【００３１】また、光素子チップ２は半導体製造技術で
作製することにより、光素子チップ２の下面から発光点
又は受光点４までの高さが正確に制御できる。接続基板
３の基準面６の上に位置決め用マーカ３０Ａの位置を基
に、光素子チップ２の基準面を接触して取り付ける。そ
の後、光素子チップ２の接触側面に、接着材２０で光素
子チップ２を接着固定する。このようにして、作製され
た光部品１は、光素子チップ２の発光点又は受光点４と
ピンガイド穴５とが正確な位置関係を持つ。

【００３２】前記光部品１のピンガイド穴５と光素子チ
ップ２の発光点又は受光点４の位置を正確に測定し、コ
ネクタフェルール作製において、前記位置関係になるよ
うに金型を作製し、従来のＭＴコネクタ作製技術である
トラスファー・モールドにより前記位置関係になるよう
に光ファイバガイド穴と光ファイバ穴を有したプラスチ
ック製の光ファイバコネクタフェルールを作製する。フ
ェルールの光ファイバガイド穴に通常の光ファイバを挿
入し、接続固化後、端面研磨を行い、光ファイバコネク
タプラグを作製する。

【００３３】図３は、参考例１の光部品と光ファイバの
接続機構を説明するための斜視図であり、９は光ファイ
バテープ、１０は光ファイバコネクタプラグ、１１はガ
イドピン、１２は光ファイバコネクタ（既存部品）であ
る。

【００３４】参考例１の光部品１と光ファイバの接続
は、図３に示すように、ピンガイド穴５を有した光ファ
イバコネクタプラグ１０に光ファイバテープ９が取り付
けられている光ファイバコネクタ（既存部品）１２と、
参考例１の光部品１がガイドピン１１を介して接続され
る。

【００３５】前記の方法で作製された光部品１と光ファ
イバコネクタプラグ１０は、ピンガイド穴５と発光点又
は受光点４、光ファイバコネクタフェルールのガイド穴
と光ファイバの位置関係が同じであるので、光部品１と
光ファイバコネクタプラグ１０がガイドピン１１を介し
て、発光点又は受光点４と光ファイバテープ９中の光フ
ァイバが位置合わせされ、無調心で一括に接続される。

【００３６】接続後は、ＭＴコネクタなどに用いられて
いるクランプスプリング等で保持される。また、必要に
応じては、光部品１と光ファイバコネクタ１２を分離
し、再接続することも可能である。

【００３７】また、参考例１では、ピンガイド穴５が設
けられている接続基板３についての例を示したが、ピン
ガイド穴５の代わりにあらかじめ接続基板３にガイドピ
ン１１が取り付けられている光部品（光素子デバイス）
についても同様に、光素子チップ２の光出射位置又は受
光位置と光ファイバテープ９が無調心で一括に接続され
る。

【００３８】参考例１の光部品（光素子デバイス）以外
の構造を持った光部品を以下に説明する。以下に述べる
光部品も参考例１の光部品と同様に光部品の光出射位置
又は受光位置とガイド穴又はガイドピン中心が正確な位
置関係になっており、光部品の光出射位置又は受光位置
が光コネクタの光ファイバにピンガイド穴とガイドピン
を用いて無調心で一括に接続される。以下の説明では、
前記参考例１と異なる点のみを説明する。

【００３９】（参考例２）参考例 ２の光部品（光素子デバイス）は、前記参考例１
の光部品１において、光素子チップ２が複数の発光点又
は受光点４が横方向に並ぶアレイであり、参考例１の光
部品１と同様の作製方法で作製する。この場合、接続相
手側の光ファイバコネクタプラグ１０も単心ではなく複
数の光ファイバからなる光ファイバアレイのプラグを採
用する。

【００４０】（参考例３） 図４は、本発明の参考例３の光部品の概略構成を示す斜
視図であり、７は熱吸収体からなるヒートシンクであ
る。

【００４１】参考例３の光部品（光素子デバイス）１
は、前記参考例１の光部品１において、光素子チップ２
が高発熱性の発光素子の場合であり、図４に示すよう
に、参考例１と同様の方法で作製した光部品の接続基板
３の下面に、例えばしんちゅう等からなるヒートシンク
７を接着固定する。

【００４２】この場合、正確な位置調整は必要がなく、
接続基板３とヒートシンク７が接触し、熱の伝搬が行え
ればよい。

【００４３】このように構成することにより、光素子チ
ップ２が発熱体であっても、前記接続基板３の基準面以
外の面に熱吸収体であるヒートシンク７が取り付けられ
ているので、放熱効率を向上することができる。

【００４４】（実施形態１） 図５は、本発明の実施形態１の光部品の概略構成を示す
斜視図であり、図６は図５のＢ−Ｂ’線で切った断面図
である。図５及び図６において、３Ａは金属からなる介
在基板、６Ａは介在基板３Ａのピンガイド穴５又はガイ
ドピン１１の中心軸を通る平面と平行な基準面、８はプ
ラスチックからなる接続基板、３Ｂは溝部、３０Ａは光
素子チップ２の位置決め用マーカ、３０Ｂは介在基板３
Ａの位置決め用マーカである。

【００４５】本実施形態１の光部品（光素子デバイス）
は、図５及び図６に示すように、接続基板８と介在基板
３Ａと光素子チップ２からなっている。前記接続基板８
はプラスチックからなっており、両側に２つの連結用の
ピンガイド穴５又はガイドピン１１を有し、該ピンガイ
ド穴５又はガイドピン１１の中心軸を通る平面に平行な
溝部３Ｂが中央部分に設けられている。そして、前記接
続基板８の上面は平面度の高い面からなっている。

【００４６】前記介在基板３Ａは平面度の高い上面（基
準面）６Ａを有する金属板からなっている。前記光素子
チップ２は平面度の高い上面を有し、前記介在基板３Ａ
の上面６Ａ（介在基板３Ａの上面側に光素子チップ２が
搭載されている）に固定され、該介在基板３Ａは前記プ
ラスチック接続基板８の光素子チップ２の発光点又は受
光点が被接合光部品の対応する受光点又は発光点と接合
する位置に接着固定される（前記介在基板３Ａは上面が
下向に搭載されてプラスチック接続基板８に接着固定さ
れる）。

【００４７】次に、本実施形態１の光部品１の組立製造
方法を説明する。

【００４８】図５に示すように、前記高精度な平面度の
上面である基準面６を有している金属又は炭化シリコン
等からなる介在基板３Ａの上面上に予め光素子チップ２
の設置位置の目印になるように位置決め用マーカ３０Ａ
を設けておく。まず、最初に、介在基板３Ａの上面であ
る基準面６Ａの上に、前記位置決め用マーカ３０Ａの位
置を基に半導体チップ２の基準面を接触して取り付け、
光素子チップ２の接触側面や介在基板３Ａの上面に、は
んだ又はエポキシ系の接着材２０で光素子チップ２を接
着固定する。

【００４９】次に、従来のＭＴコネクタ作製技術である
トランスファー・モールドにより、プラスチック製の接
続基板８を作製する。このプラスチック製の接続基板８
は、両側に２つの連結用のピンガイド穴５を有し、該ピ
ンガイド穴５の中心軸を通る平行な中央に溝部３Ｂがあ
る高平面度の上面を有するように金型を作製してプラス
チックモールド成形する。

【００５０】また、溝部３Ｂの高精度な平面度を有して
いる上面に予め前記の光素子チップ２付きの介在基板３
Ａの設置位置の目印になるように介在基板３Ａの位置決
め用マーカ３０Ｂを設けておく。その後、接続基板８の
溝部３Ｂの上面上に位置決め用マーカ３０Ｂの位置を基
に介在基板３Ａの基準面６を接触して取り付け、介在基
板３Ａの側面や接続基板８の溝部３Ｂの上面に接着材２
０等で接着固定する。

【００５１】本実施形態１において、光素子チップ２の
下面から発光点又は受光点４までの高さと接続基板８の
ピンガイド穴５の中心軸から溝部３Ｂの上面までの高さ
を調整することにより、ピンガイド穴５の位置と発光点
又は受光点４までの位置を一直線上に作製することが可
能である。当該方法で被接続部品の受光点又は発光点と
のコンタクトが安定しているので、接続損失を極力小さ
くするような用途に適する。

【００５２】（実施形態２） 本実施形態２の光部品（光素子デバイス）は、前記実施
形態１の光部品において、光素子チップ２が複数の発光
点又は受光点が横方向に並ぶアレイであり、該発光点又
は受光点を通る直線がチップの下面に平行であるように
作製した光素子チップ２を用いた参考例１の光部品１と
同様の作製方法で作製する。この場合、接続相手側の光
ファイバコネクタプラグ１０も単心ではなく複数の光フ
ァイバからなる光ファイバアレイのプラグを採用する。

【００５３】（実施形態３） 図７は本発明の実施形態３の光部品の概略構成を示す斜
視図であり、７は熱吸収体からなるヒートシンクであ
る。本実施形態３の光部品（光素子デバイス）は、前記
実施形態１、２において、光素子チップ２が高発熱性の
発光素子の場合であり、図７に示すように、実施形態１
と同様の方法で作製した光部品の介在基板３Ａの下面に
しんちゅう等からなるヒートシンク７を接着固定する。

【００５４】この場合、正確な位置調整は必要がなく、
介在基板３Ａとヒートシンク７が接触して熱の伝搬が行
えればよい。

【００５５】このように構成することにより、光素子チ
ップ２が発熱体であっても、前記介在基板３Ａの基準面
以外の面に熱吸収体であるヒートシンク７が取り付けら
れているので、放熱効率を向上することができる。

【００５６】以上、本発明を、前記実施形態（実施例）
に基づき具体的に説明したが、本発明は、前記実施形態
（実施例）に限定されるものではなく、その要旨を逸脱
しない範囲において種々変更可能であることは勿論であ
る。

【００５７】

【発明の効果】本願において開示される発明のうち代表
的なものの概要を簡単に説明すれば、以下のとおりであ
る。

【００５８】（１）光素子チップの光出射位置又は受光
位置とピンガイド穴又はガイドピンの中心軸が正確な位
置関係にあるので、接続相手である光ファイバのコアの
位置とピンガイド穴の中心軸が同一の位置関係にある光
ファイバコネクタ（既存部品）とガイドピンを介して無
調心で位置合わせされ、一括に接続することができる。
これにより、接続作業の手間を低減することができる。

【００５９】すなわち、光ファイバコネクタと無調心で
高精度な結合が可能な光部品（光素子デバイス）を得る
ことができる。

【００６０】（２）必要に応じて光部品（光素子デバイ
ス）と多心光ファイバコネクタを分離し、再接続するこ
とも可能となる。

【００６１】（３）光素子チップの光の出射位置又は受
光位置とピンガイド穴又はガイドピンとの位置を基準面
を用いることにより、１軸方向の位置合わせをなくし、
残りの１軸方向で位置合わせを行うことができる。

【００６２】（４）これらにより作製コストを低減する
ことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の参考例１の光部品の概略構成を示す斜
視図である。

【図２】図１のＡ−Ａ’線で切った断面図である。

【図３】参考例１の光部品と光ファイバの接続機構を説
明するための斜視図である。

【図４】本発明の参考例３の光部品の概略構成を示す斜
視図である。

【図５】本発明の実施形態１の光部品の概略構成を示す
斜視図である。

【図６】図５のＢ−Ｂ’線で切った断面図である。

【図７】本発明の実施形態３の光部品の概略構成を示す
斜視図である。

【図８】従来の光ファイバと光素子チップとの接続デバ
イスを示す斜視図である。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平６−308356（ＪＰ，Ａ) 特開 平８−75939（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) G02B 6/42 G02B 6/36

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 中央に溝部分が形成される平面度の高い
   基準面を有する接続基板と、 前記接続基板の基準面に接着固定される介在基板と、 前記接続基板の基準面に接する前記介在基板の基準面に
   接着固定され、かつ、前記介在基板の基準面に接する基
   準面に直交する一側面に発光点あるいは受光点を有する
   光素子チップとを有する光部品であって、 前記接続基板は、合成樹脂で構成されるとともに、ピン
   ガイド穴あるいはガイドピンの中心軸を通る平面が前記
   接続基板の基準面に平行で、かつ、前記光素子チップの
   前記発光点あるいは受光点が形成される面に直交するよ
   うに形成される２つの連結用のピンガイド穴あるいはガ
   イドピンを有し、 前記介在基板の前記基準面は、平面度の高い面であり、 前記光素子チップは、前記接続基板の基準面の中央に形
   成された溝部分内に配置されるとともに、前記光素子チ
   ップの前記基準面は、平面度の高い面であることを特徴
   とする光部品。
2. 【請求項２】 前記光素子チップは、複数の発光点、あ
   るいは受光点が横方向に並ぶアレイであり、 前記発光点、あるいは受光点を通る直線は、前記光素子
   チップの前記基準面に平行であることを特徴とする請求
   項１に記載の光部品。
3. 【請求項３】 光素子チップは、高発熱性の光素子であ
   り、 前記介在基板の前記基準面に対向する第２の面に固定さ
   れるヒートシンクを有することを特徴とする請求項１ま
   たは請求項２に記載の光部品。