JP3294730B2

JP3294730B2 - 光アレイ結合構造の実装方法

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Publication number: JP3294730B2
Application number: JP1023495A
Authority: JP
Inventors: 仁服部
Original assignee: Ricoh Co Ltd
Current assignee: Ricoh Co Ltd
Priority date: 1995-01-26
Filing date: 1995-01-26
Publication date: 2002-06-24
Anticipated expiration: 2017-06-24
Also published as: JPH08201664A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、大容量高速、高信頼性
な画像データ伝送や光インターコネクション等に用いら
れる光通信、光ローカルエリアネットワーク、光インタ
ーフェイス、光伝送モジュール等の光アレイ結合構造の
実装方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】発光素子アレイ又は受光素子アレイと光
ファイバアレイとを光学的に結合する光アレイ結合構造
は、大容量の情報を高速に、かつ、信頼性良く伝送する
ために、できるだけバラツキ及び損失が少なく光結合効
率の高い光アレイ結合構造やその実装方法を実現する必
要がある。さらに、光アレイ結合構造に用いられる実用
化レベルの光伝送用発光素子は端面型半導体発光素子で
あるので、この端面型半導体発光素子から出射される光
信号を効率良く光ファイバへ入射させるためには、高精
度な位置合わせ及び結合方法を実現する必要がある。

【０００３】従来、高精度な位置合わせ及び結合方法を
実現し、高い光結合効率が得られる光アレイ結合構造や
実装方法として、特開平４−３６１２１０号公報、及
び、信学技報Ｖol.９１，No.１９７（電子情報学会技
術研究報告１９９１．８．２６）に示されているもの
がある。

【０００４】まず、特開平４−３６１２１０号公報に示
されている光アレイ結合構造では、傾斜したスライド面
を有し光ファイバアレイをその長さ方向に調整可能に保
持するサブマウント部と、このサブマウント部のスライ
ド面と相互にスライド可能で傾斜した係合面を有し受発
光素子アレイが実装されたヒートシンクを固定したマウ
ントとが用いられている。そして、前記マウントの係合
面上で前記サブマウントのスライド面をスライドさせ、
各直交軸の調整を行なって、受発光素子アレイと光ファ
イバアレイとの位置合わせの高精度化を図っている。

【０００５】つぎに、信学技報Ｖol.９１，No.１９７
に示されている光アレイ結合構造の実装方法では、低熱
膨張材を用いた二組の対称構造のチャックを用いて、ハ
ンダによる部品固定方式を基にステレオ顕微鏡及びマイ
クロポジショナシステムにより、各直交軸と回転軸の調
整を行なって、高精度な位置合わせを行なっている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】ところが、光アレイ結
合構造は、位置合わせの高精度化を実現するとともに、
現在の銅線ケーブルを用いる構造に比べて、一層の簡素
化、小型軽量化が要求される。

【０００７】しかし、上述の二つの光アレイ結合構造で
は、データバス等に用いられる１byte（＝８bit ）を基
本とするパラレルデータ伝送において、大容量の情報を
高速に、かつ、信頼性良く伝送するとともに、光アレイ
結合構造の簡素化及び小型軽量化を達成するには、放熱
のためのヒートシンク上に実装された受発光素子アレイ
と光ファイバをある配列ピッチで規定している光ファイ
バ配列用ガイド基板の他に、固定用の金属ステムやマウ
ント、ブロック等が必要になるので、装置の小型化にも
自ずから限界があり、部品材料の点からもあまり低コス
トは図れない。

【０００８】また、製造の面でも、上述の二つの光アレ
イ結合構造は、部品点数が多種多様であるので、各直交
軸及び回転軸の調整が大変であり、モジュール各部にお
ける組み付け実装が困難である。

【０００９】一方、光アレイ結合構造には、端面型半導
体発光素子から発光される光を効率良く光ファイバに入
射させるために、球レンズやマイクロレンズ等を採用し
ているものもある。しかし、この光アレイ結合構造で
は、部品点数が増え、かつ、端面型半導体発光素子と光
ファイバとの光学的な位置合わせ精度が厳しくなること
から、製造上の簡素化がますます難しくなる。

【００１０】また、光アレイ結合構造には、レンズでは
なく、光ファイバの先端に先球加工を施して受発光素子
と光結合させるものもある。しかし、この光アレイ結合
構造では、光ファイバアレイを使用するパラレル伝送の
場合に、先球加工された光ファイバの先端を揃えるとと
もに、先球加工された光ファイバの先端を受発光素子か
らある距離を保ってアレイ状に配列させることが必要で
あるために、製造上非常に難しくなる。

【００１１】本発明は、このような問題点に鑑みなされ
たものであり、大容量の情報が高速に、かつ、信頼性良
く伝送されるとともに、光アレイ結合構造の簡素化及び
小型軽量化が達成される簡易な光アレイ結合構造の実装
方法を提供することを目的とする。

【００１２】

【課題を解決するための手段】請求項１記載の発明は、
端面型半導体発光素子アレイの各発光素子と複数の光フ
ァイバとを一定のピッチで配列させて固定させるガイド
溝を有するガイド基板を設けて、前記各光ファイバと前
記各発光素子とを対向させ、前記端面型半導体発光素子
アレイと前記複数の光ファイバとを光学的に結合させる
光アレイ結合構造の実装方法において、前記ガイド基板
に前記端面型半導体発光素子アレイを背面実装し、前記
複数の光ファイバを前記ガイド溝と同一のピッチで補助
ガイド基板に配列して固定し、前記補助ガイド基板と同
一の材質の研磨用ガイド基板を前記補助ガイド基板と前
記複数の光ファイバとに接触させて仮止めして、前記複
数の光ファイバの先端を前記補助ガイド基板及び前記研
磨用ガイド基板とともに研磨した後、前記研磨用ガイド
基板を前記補助ガイド基板から取り外して、前記端面型
半導体発光素子アレイが背面実装されたガイド基板に前
記複数の光ファイバが一体の前記補助ガイド基板を実装
するようにした。

【００１３】請求項２記載の発明は、請求項１記載の発
明において、複数の光ファイバの先端と補助ガイド基板
との研磨端面を前記補助ガイド基板に対向する端面型半
導体発光素子アレイの端面に対して傾けて形成するよう
にした。

【００１４】請求項３記載の発明は、ガイド溝以外の光
伝送に関係しない溝を請求項１記載の発明におけるガイ
ド基板に形成し、端面型半導体発光素子アレイに当接さ
せて前記溝にスペーサーを配置し、前記スペーサーに補
助ガイド基板を当接させて実装するようにした。

【００１５】請求項４記載の発明は、請求項１，２又は
３記載の光アレイ結合構造の実装方法における端面型半
導体発光素子アレイの共通電極側を導電性を有するサブ
マウントに実装し、このサブマウントと前記端面型半導
体発光素子アレイの各発光素子とにバイアス電圧を印加
して、外部から前記各発光素子を独立に駆動し発光させ
てその発光パワーを測定評価した後、ガイド基板上に背
面実装するようにした。

【００１６】請求項５記載の発明は、請求項４記載の発
明において端面型半導体発光素子アレイが実装されるサ
ブマウントに位置合わせ用の案内溝を形成するようにし
た。

【００１７】

【作用】請求項１記載の発明においては、複数の光ファ
イバ及び補助ガイド基板とともに研磨する研磨用ガイド
基板の材質が補助ガイド基板と同一の材質であるので、
研磨工程が簡易化されるとともに、複数の光ファイバの
先端を補助ガイド基板と研磨時のみに用いる研磨用ガイ
ド基板とともに研磨することにより、複数の光ファイバ
の先端を光学的に損失の少ない面に揃えることができる
ため、バラツキや損失が少なくなり、高い光結合効率が
得られる。

【００１８】請求項２記載の発明においては、複数の光
ファイバとともに研磨される補助ガイド基板の端面にあ
る程度の角度を付けて、複数の光ファイバが一体の補助
ガイド基板をガイド基板に実装することにより、端面型
半導体発光素子と光ファイバの入射端面との距離を確保
することができ、光結合の際に各部における損傷等のダ
メージの影響を避けることができるため、簡易な実装方
法で信頼性の高い光伝送が行なわれる。

【００１９】請求項３記載の発明においては、端面型半
導体発光素子アレイに当接させてガイド溝以外の光伝送
に関係しない溝にスペーサーを配置し、複数の光ファイ
バが一体の補助ガイド基板をガイド基板に実装すること
により、端面型半導体発光素子と光ファイバの入射端面
との一定な距離を確保しているので、光結合の際に各部
における損傷等のダメージの影響を避けることができる
ため、簡易な実装方法でバラツキや損失が少なく、信頼
性の高い光伝送が行なわれる。

【００２０】請求項４記載の発明においては、端面型半
導体発光素子アレイの共通電極側を導電性を有するサブ
マウントに実装した後、端面型半導体発光素子アレイを
ガイド基板に背面実装することにより、ガイド基板上に
背面実装する前にサブマウントにバイアス電圧を印加し
て外部から端面型半導体発光素子の各発光素子を独立に
駆動させ発光させることができ、チップ状の端面型半導
体発光素子アレイを評価することができるため、製造上
チップレベルで分別され、歩留まりの向上が図れる。

【００２１】請求項５記載の発明においては、端面型半
導体発光素子アレイが実装されるサブマウントに位置合
わせ用の案内溝を形成し、この案内溝に端面型半導体発
光素子アレイの共通電極側を実装した後、端面型半導体
発光素子アレイをガイド基板に背面実装することによ
り、高精度で安定したチップ実装とガイド基板に対する
背面実装を行なうことができるため、簡易な実装方法で
信頼性の高い光伝送が行なわれる。

【００２２】

【実施例】本発明の参考例を図１ないし図５に基づいて
説明する。図１（ａ）及び図２に示すように、ベース基
板１上には、ガイド基板である第１のガイド基板２が固
定されている。この第１のガイド基板２の表面にはＶ字
形状の断面をした２本のガイド溝３が形成されている。
また、前記第１のガイド基板２の上面には、前記ガイド
溝３の溝方向に沿って図２中左側にＶ溝側配線４が形成
されている。前記第１のガイド基板２に端面型半導体発
光素子アレイである端面型ＬＥＤＡ（端面型発光ダイオ
ードアレイ）５を背面フリップチップ実装する。このと
き、前記端面型ＬＥＤＡ５の各発光素子６を前記各ガイ
ド溝３に配設する。さらに、前記発光素子６に接続され
た配線パッド７を前記Ｖ溝側配線４に接続する。なお、
前記発光素子６を個別に駆動させるために前記Ｖ溝側配
線４と外部回路（図示せず）とが接続されている。

【００２３】つぎに、図１（ｂ）に示すように、補助ガ
イド基板である第２のガイド溝８が用意されている。こ
の第２のガイド基板８には、前記ガイド溝３と同一のピ
ッチで２本のガイド溝９が形成されている。これらのガ
イド溝９のそれぞれに光ファイバ１０を配列して固定す
る。これらの光ファイバ１０を前記第２のガイド基板８
とともに研磨して、前記２本の光ファイバ１０の先端に
光学的に良好な研磨端面１１を形成する。

【００２４】そして、図１（ｃ）及び図５に示すよう
に、前記研磨端面１１が形成された各光ファイバ１０を
前記各ガイド溝３に挿入して前記各発光素子６に対向さ
せ、前記２本の光ファイバ１０が一体の第２のガイド基
板８を前記第１のガイド基板２上に実装する。これによ
り、前記端面型ＬＥＤＡ５と前記２本の光ファイバ１０
とが光学的に結合されるとともに、前記第１のガイド基
板２と前記第２ガイド基板８とにより前記２本の光ファ
イバ１０が挟持され固定される。

【００２５】ところで、前述のＶ溝側配線４と配線パッ
ド７との電気的接続方法には、熱硬化性の導電性ポリマ
ー接着剤によるバンプ層１２が用いられている。まず、
スクリーン印刷法によって前記配線パッド７上に前記バ
ンプ層１２を形成する。そして、前記バンプ層１２を前
記Ｖ溝側配線４に合わせてから１５０°で１０分間加熱
し、前記Ｖ溝側配線４と前記配線パッド７とを硬化接着
させて電気的に接続する。なお、接着の安定性、隣接チ
ャンネル間の絶縁性を確保するためにパッシベーション
層１３が形成されている。

【００２６】また、図３及び図４に示すように、前記端
面型ＬＥＤＡ５は積層構造をしている。この積層構造
は、ｐ型ＧａＡｓ基板１４上にＭＯＶＰＥ法によりｐ型
ＧａＡｓバッファー層１５、バンドギャップが大きいｐ
型ＡｌＧａＡｓクラッド層１６、発光層であるＡｌＧａ
Ａｓ活性層１７、ｎ型ＡｌＧａＡｓクラッド層１８、ｎ
型ＧａＡｓキャップ層１９、そして、ｎ＋型ＧａＡｓコ
ンタクト層２０が順次構成されたダブルヘテロ構造であ
る。前記コンタクト層２０の表面から前記基板１４の表
面まで、前記基板１４の表面に対して直角に前記基板１
４の表面に達する分離溝２１が塩素ガスを用いたドライ
エッチング法によって形成されている。前記分離溝２１
によって、前記各発光素子６が電気的に分離され、前記
基板１４上に間隔２５０μｍピッチで形成されている。
そして、機械的な切断を行なうことによって、チップそ
のものが分離されている。そのため、チップの各端面付
近には切りしろ部分２２が形成されている。また、前記
各発光素子６のコンタクト層２０には、それぞれＡｕ−
Ｇｅ／Ｎｉ／Ａｕからなるｎ側電極２３が形成されてい
る。このｎ側電極２３には、前記配線パッド７が接続さ
れている。さらに、基板１４の裏面には、Ａｕ−Ｚｎ／
Ａｕからなるｐ側電極２４が形成されている。このよう
にして構成された端面型ＬＥＤＡ５は、膜特性の均一性
に優れたＭＯＶＰＥ法により作成されているため、１チ
ップ内においては、光出力のバラツキが±５％以下にな
っている。さらに、この端面型ＬＥＤＡ５に用いられる
材料は、III−Ｖ族化合物半導体であるＧａＡｓ，Ａｌ
ＧａＡｓ，ＡｌＧａＩｎＰ，ＩｎＰ，ＩｎＧａＡｓＰ，
ＩｎＧａＰ，ＩｎＡｌＰ，ＧａＡｓＰ，ＧａＮ，ＩｎＡ
ｓＰ，ＩｎＡｓＳｂ等、あるいは、II−VI族化合物半導
体であるＺｎＳｅ，ＺｅＳ，ＺｅＳＳｅ，ＣｄＳｅ，Ｃ
ｄＳＳｅ，ＣｄＴＥ，ＨｇＣｄＴｅ等、さらには、IV−
VI族化合物半導体であるＰｇｂＳｅ，ＰｂＴｅ，ＰｂＳ
ｎＳｅ，ＰｂＳｎＴｅ等であり、それぞれの材料の長所
を活かして積層構造に適応することが可能である。例え
ば、活性層１７としてＡｌＧａＡｓ系の材料を用いた場
合、ＧａＡｓ又はＡｌの組成が０より大きく０．４５よ
り小さい値を持つＡｌＧａＡｓを用いて、クラッド層１
６，１８に活性層１７より禁制帯幅の広いＡｌＧａＡｓ
を用いれば積層構造に適応することが可能である。

【００２７】さらに、前記光ファイバ１０にはＧＩタイ
プのマルチモードのものが用いられている。そのコア径
の大きさは５０μｍであり、クラッドも含めた径の大き
さは１２５μｍである。そして、２本の光ファイバ１０
間のピッチは２５０μｍである。

【００２８】また、前記第１のガイド基板２及び前記第
２のガイド基板８は、単結晶シリコンに異方性エッチン
グを施すことにより作成された断面Ｖ字状のガイド溝３
及びガイド溝９（Ｓｉ−Ｖ溝）を有するシリコン製ガイ
ド基板（Ｓｉ−Ｖ溝基板）である。そして、前記ガイド
溝３及び前記ガイド溝９は、断面的に見て前記光ファイ
バ１０の半分が納まる大きさのものである。ただし、前
記第１のガイド基板２及び前記第２のガイド基板８は、
シリコン製のものに限られる訳ではなく、切削加工によ
るガラス製のもの、あるいは、プラスチック成形による
もの等でも良い。

【００２９】このような実装方法によれば、固定用の金
属ステムやマウント、ブロック等が不要なものとなり、
かつ、発光素子６の高さが数μｍと低いので、光ファイ
バ１０をガイド溝３に挿入し光ファイバ１０が一体の第
２のガイド基板８を実装するだけの機械的な実装工程に
より、発光素子６の発光方向と光ファイバ１０のコア中
心とがほぼ一致し良好な光結合を得ることができる。そ
のため、実装上及び製造上の簡易化が達成される。さら
に、２本の光ファイバ１０の先端を第２のガイド基板８
とともに研磨することにより、それら光ファイバ１０の
先端を光学的に良好な研磨端面１１に揃えることができ
るため、光結合効率を高められる。

【００３０】本発明の一実施例を図６及び図７に基づい
て説明する。前述の参考例において説明した部分と同一
部分については同一符号を用いて表わし、その説明を省
略する（以下、他の実施例や参考例においても同様とす
る）。図６（ａ）に示すように、第３のガイド基板保持
治具２５に固定されている第３のガイド基板２６が研磨
用ガイド基板として用意されている。また、第２のガイ
ド基板８に２本の光ファイバ１０を固定する。これらの
光ファイバ１０を前記第２のガイド基板８とともに挾む
ように光ファイバ固定用部材２７を固定する。

【００３１】そして、図６（ｂ）に示すように、前記２
本の光ファイバ１０が一体の第２のガイド基板８を前記
２本の光ファイバ１０を挟持するように前記第３のガイ
ド基板２６に仮止めする。このとき、前記第２のガイド
基板８と前記第３のガイド基板２６とを完全に接着固定
せずに仮止めしたのは、後で分離できるようにするため
である。このようにして固定された２本の光ファイバ１
０を前記第２のガイド基板８及び前記第３のガイド基板
２６とともに研磨する。その後、前記第２のガイド基板
８から前記第３のガイド基板２６を分離させる。

【００３２】このようにして、図６（ｃ）に示すよう
な、光学的に損失の少ない研磨端面１１に揃えた２本の
光ファイバ１０が一体の第２のガイド基板８を形成す
る。

【００３３】そして、図７（ａ）に示すように、前記各
光ファイバ１０を前記各ガイド溝３に沿って挿入した
後、図７（ｂ）に示すように、前記２本の光ファイバと
端面型ＬＥＤＡ５との光軸方向の距離を合わせて、前記
２本の光ファイバ１０が一体の第２のガイド基板８を第
１のガイド基板２に実装する。これにより、前記各光フ
ァイバ１０と前記各発光素子とが光学的に結合される。

【００３４】ただし、前記第２のガイド基板８を前記第
３のガイド基板２６に仮止めする際には、それらの構成
部材がＳｉ、石英ガラス等であるので、仮止め用の接着
剤としてダメージの心配がなく、溶剤で簡単に洗い流す
ことのできるものを用いた。従って、前記第２のガイド
基板８から前記第３のガイド基板２６を分離する際にも
溶剤を用いて容易に行なえる。

【００３５】さらに、前記第３のガイド基板２６は、前
記第１のガイド基板２及び前記第２のガイド基板８と同
様に単結晶シリコンに異方性エッチングを施すことによ
り作成された断面Ｖ字状のＳｉ−Ｖ溝を有するＳｉ−Ｖ
溝基板である。また、第３のガイド基板２６のＳｉ−Ｖ
溝の溝形状の幅、深さも前記第２のガイド基板８と同様
に形成した。なお、前記第３のガイド基板２６も、シリ
コン製のものに限られる訳ではなく、前記第２のガイド
基板８と同一のものであれば、切削加工によるガラス製
のもの、あるいは、プラスチック成形によるもの等でも
良い。

【００３６】このような実装方法によれば、２本の光フ
ァイバ１０を前記第２のガイド基板８及び前記第３のガ
イド基板２６とともに研磨することにより、研磨特性を
良好にすることができて、２本の光ファイバ１０の先端
を光学的に良好な研磨端面１１に揃えることができるた
め、光結合効率を高められる。また、２本の光ファイバ
１０の研磨端面１１と光ファイバ固定用部材２７との距
離Ｌを、端面型ＬＥＤＡ５の切断端面２８から第１のガ
イド基板２の光ファイバ１０側の端面２９までの距離に
合わせることにより、光結合距離を無調整で設定するこ
とでき、特にアレイの場合均一な光結合を得ることがで
きる。そのため、研磨工程の簡易化を図りながら、各チ
ャンネルの光結合効率のバラツキや損失の少ない高効率
な光結合を実現することができる。さらに、光ファイバ
１０をガイド溝３に挿入し第２のガイド基板８を第１の
ガイド基板２に実装するだけの機械的な実装工程によ
り、発光素子６の発光方向と光ファイバ１０のコア中心
とがほぼ一致し良好な光結合を得ることができる。その
ため、実装上及び製造上の簡易化が達成される。

【００３７】本発明の別の実施例を図８に基づいて説明
する。第２のガイド基板８のガイド溝９に固定されてい
る光ファイバ１０の先端を前記第２のガイド基板８とと
もに研磨して、端面型ＬＥＤＡ５の切断端面２８に対し
て前記２本の光ファイバ１０の研磨端面３０と前記第２
のガイド基板８の研磨端面３１とを前記切断端面２８側
に角度θだけ傾斜させる。その後、前記各光ファイバ１
０を各発光素子６に対向させて各ガイド溝３に挿入し、
研磨端面３１を切断端面２８に当接させて、前記端面型
ＬＥＤＡ５が実装されている第１のガイド基板２に前記
２本の光ファイバ１０が一体の第２のガイド基板８を実
装する。

【００３８】このような実装方法によれば、２本の光フ
ァイバ１０を研磨して研磨端面３０を形成することによ
り、２本の光ファイバ１０の先端を光学的に良好な研磨
端面３０に揃えることができる。そのため、各チャンネ
ルの光結合効率のバラツキや損失の少ない高効率な光結
合が得られる。また、研磨端面３０，３１の角度θによ
って、研磨端面３１を切断端面２８に突き当たるまで近
付けることができ、発光素子６から研磨端面３０までの
距離を容易に設定することができる。そのため、各チャ
ンネルの光結合効率のバラツキが最小限に抑えられる。
さらに、端面型ＬＥＤＡ５のウエハー厚さは数百μｍと
なるので、研磨端面３０，３１を傾けて形成することに
より、端面型ＬＥＤＡ５に研磨端面３１を突き当てても
研磨端面３０が当たることはなく、光ファイバ１０に対
する信頼性を確保することができ、光結合させる際に各
部における損傷等のダメージの影響を避けることができ
る。そのため、簡易で信頼性の高い実装が得られる。ま
た、光ファイバ１０をガイド溝３に挿入し第２のガイド
基板８を第１のガイド基板２に実装するだけの機械的な
実装工程により、発光素子６の発光方向と光ファイバ１
０のコア中心とがほぼ一致し良好な光結合を得ることが
できる。そのため、実装上及び製造上の簡易化が達成さ
れる。

【００３９】本発明の更に別の実施例を図９に基づいて
説明する。第１のガイド基板３２には、２本のガイド溝
３が中央に形成され、これらガイド基板３の両外側に光
伝送に関係しない溝３３が形成されている。このような
第１のガイド基板３２上に前記溝３３にかかる大きさの
端面型ＬＥＤＡ３４を実装する。また、アレイ方向の長
さが前記端面型ＬＥＤＡ３４と同等の第２のガイド基板
３５には、前記ガイド溝３及び溝３３に対応するガイド
溝９が形成されている。これらのガイド溝９の中央の２
本のそれぞれに光ファイバ１０を固定する。これらの光
ファイバ１０を前記第２のガイド基板３５とともに研磨
した後、前記端面型ＬＥＤＡ３４の切断端面２８に当接
させてスペーサー３６を前記溝３３に固定する。そし
て、前記各光ファイバ１０を前記各ガイド溝３に沿って
挿入し、前記スペーサー３６に前記第２のガイド基板３
５を当接させて、前記第１のガイド基板３２に前記光フ
ァイバ１０が一体の第２のガイド基板３５を実装する。

【００４０】なお、前記第１のガイド基板３２及び前記
第２のガイド基板３５はＳｉ−Ｖ溝基板である。また、
前記溝３３は、前記ガイド溝３と同一のＳｉ−Ｖ溝であ
り、半導体プロセス用のマスクの変更によって形成した
ものである。このように、前記溝３３は、前記ガイド溝
３と基本的に同じ形状であるとすれば、第１のガイド基
板３２を作成する際に、伝送チャンネル数にプラスする
形で簡単に実現できる。

【００４１】また、前記スペーサー３６は、球状のポリ
マー樹脂である。この球状のポリマー樹脂は、選別によ
り容易にサイズを揃えることができるものである。しか
し、前記スペーサー３６の形状は、溝３３に適したもの
であれば良く、球状に限定される訳ではない。

【００４２】このような実装方法によれば、端面型ＬＥ
ＤＡ３４と第２のガイド基板３５との間にスペーサー３
４を実装することにより、発光素子６と研磨端面１１と
の距離を一定に保つことができ、光結合させる際に各部
における損傷等のダメージの影響を避けることができ
る。そのため、各チャンネルの光結合効率のバラツキを
最小限に抑えられる簡易で信頼性の高い実装が得られ
る。また、光ファイバ１０をガイド溝３に挿入し第２の
ガイド基板３５を第１のガイド基板３２に実装するだけ
の機械的な実装工程により、発光素子６の発光方向と光
ファイバ１０のコア中心とがほぼ一致し良好な光結合を
得ることができる。そのため、実装上及び製造上の簡易
化が達成される。さらに、２本の光ファイバ１０の先端
を第２のガイド基板３５とともに研磨することにより、
それら光ファイバ１０の先端を光学的に良好な研磨端面
１１に揃えることができるため、光結合効率を高められ
る。

【００４３】なお、本実施例では、前記溝３３に光ファ
イバ１０が実装されていないが、光ファイバ１０を前記
溝３３に実装しても良い。しかし、前記溝３３に光ファ
イバ１０が実装されていない方がスペーサー３６を押さ
えることができ、安定に固定できる。

【００４４】本発明の参考例を図１０に基づいて説明す
る。まず、２本の光ファイバ１０を第２のガイド基板８
と光ファイバ固定用部材２７とにより挟持して仮止め
し、前記第２のガイド基板８とともに研磨する。その
後、前記２本の光ファイバ１０の研磨端面１１を第２の
ガイド基板８の端面３７から距離ｄずらして固定する。
そして、前記光ファイバ１０を前記ガイド溝３に沿って
挿入し、前記端面３７を端面型ＬＥＤＡ５に突き当てる
ようにして、第１のガイド基板２に前記光ファイバ１０
が一体の第２ガイド基板８を実装した。

【００４５】このような実装方法によれば、距離ｄを調
整することにより、光軸方向の調整をすることができる
とともに各チャンネルの結合効率のバラツキが抑えられ
る。また、発光素子６とともに光ファイバ１０の研磨端
面１１が密閉される。そのため、塵等による光結合効率
の劣化が防止されて、光アレイ結合構造の信頼性が確保
される。さらに、２本の光ファイバ１０の先端を第２の
ガイド基板８とともに研磨することにより、それら光フ
ァイバ１０の先端を光学的に良好な研磨端面１１に揃え
ることができるため、光結合効率を高められる。

【００４６】なお、本参考例では、第２のガイド基板の
端面から一定距離離れた位置に複数の光ファイバを固定
する方法として、２本の光ファイバ１０を第２のガイド
基板８とともに研磨して、前記２本の光ファイバ１０の
先端を光学的に良好な研磨端面１１に揃えた後、それら
の研磨端面１１を端面３７から距離ｄずらして固定する
方法を用いたが、この方法に限定される訳ではない。例
えば、カッティングにより２本の光ファイバ１０の先端
を揃えた後、これらの光ファイバ１０の先端を第２のガ
イド基板８の端面３７から距離ｄずらして固定する方法
を用いても良い。

【００４７】ここで、前述した参考例及び実施例の光ア
レイ結合構造の実装方法により実装された光アレイ結合
構造における光軸方向の光結合特性を図１１に示す。こ
れは、光ファイバ１０を固定した第２のガイド基板８，
３５を第１のガイド基板２，３２上において光軸方向に
移動させて測定したものである。

【００４８】ところで、前述した参考例及び実施例で
は、２個の発光素子６と２本の光ファイバ１０を用いた
光アレイ結合構造を示したが、発光素子６の数及び光フ
ァイバ１０の数がこれに限られる訳ではなく、発光素子
６の数及び光ファイバ１０の数は、光アレイ結合構造を
何に使うかによって決まってくる。例えば、信頼性の高
い伝送が行なえる１チャンネルの信号伝送を考えた場
合、データ伝送用のチャンネルの他に補償用のチャンネ
ルを１個用意する必要があるため、最低２個の発光素子
６と最低２本の光ファイバ１０を用意する必要がある。
また、信頼性の高い伝送が行なえる１byte（＝８bit ）
単位のパラレルデータ伝送を考えた場合、データ伝送用
として８チャンネル、他に制御ライン等用として数チャ
ンネル用意する必要があるため、最低９個の発光素子６
と最低９本の光ファイバ用意する必要がある。しかも、
端面型ＬＥＤＡ５はアレイ状であるが、発光素子６が１
個の場合でも流用できる。

【００４９】さらに、前述した参考例及び実施例では、
２本の光ファイバ１０をガイド溝３と同一のピッチで配
列し固定するための溝としてＳｉ−Ｖ溝を第２のガイド
基板８，３５上に形成したが、第２のガイド基板８のガ
イド溝の断面形状がＶ字型に限られる訳ではなく、複数
の光ファイバ１０をガイド溝３と同一のピッチで配列し
固定することができれば良い。例えば、図１２に示すよ
うに、ガイド溝３８の断面形状は長方形でも良い。

【００５０】本発明の更に別の実施例を図１３及び図１
４に基づいて説明する。まず、図１３（ａ）に示すよう
に、導電性を有するサブマウント３９に端面型ＬＥＤＡ
５の共通電極であるｐ側電極２４側をダイボンディング
する。その後、前記端面型ＬＥＤＡ５に外部から電気的
なコンタクトを行なう。その際、光軸方向へパワーメー
ターを置き、端面型ＬＥＤＡ５の光軸方向への真の発光
パワーを測定して、前記端面型ＬＥＤＡ５の発光パワー
のバラツキを評価する。つぎに、図１３（ｂ）に示すよ
うに、前記サブマウント３９に外部取り出し用の金属性
リード４０を実装する。そして、図１３（ｃ）に示すよ
うに、第１のガイド基板２に端面型ＬＥＤＡ５を背面フ
リップチップ実装する。この後の光ファイバ１０の実装
は前述した実施例による。

【００５１】なお、前記端面型ＬＥＤＡ５への外部から
の電気的なコンタクトは、図１４に示すように、ｐ側電
極２４側のサブマウント３９に対してマイクロプローバ
ー４１や金属性のリード等を接触させ、各発光素子６の
ｎ側電極２３に対してマイクロプローバー４１等を接触
させて行なう。

【００５２】このように、導電性を有するサブマウント
３９に端面型ＬＥＤＡ５をダイボンディングすることに
より、チップ単体での端面型ＬＥＤＡ５の光軸方向への
発光パワーのバラツキを評価することができる。そのた
め、モジュール製造上のチップレベルでの分別が行なわ
れ、歩留まりの向上が図れる。さらに、金属性リード４
０を予めサブマウント３９に実装しておくことにより、
評価時、かつ、実装時におけるバイアス印加が簡単に行
なわれる。また、サブマウント３９をダイボンディング
した端面型ＬＥＤＡ５を背面フリップチップ実装するこ
とにより、実装の際の発光素子のハンドリングが安全
で、かつ、容易になる。

【００５３】本発明の更に別の実施例を図１５に基づい
て説明する。導電性を有するサブマウント３９には、端
面型ＬＥＤＡ５のｐ側電極２４と同一の大きさの底面を
持つ切欠部分４２が位置合わせ用の案内溝として形成さ
れている。この切欠部分４２は、サブマウント３９上の
端面型ＬＥＤＡ５の位置を示すものである。このような
切欠部分４２を形成することにより、端面型ＬＥＤＡ５
のサブマウント３９上へのダイボンディングがし易くな
り、第１のガイド基板２上に背面フリップチップ実装す
る時、又は、実装した後においても安定な固定が得ら
れ、光結合構造の信頼性が確保される。また、サブマウ
ント３９にダイボンディングする端面型ＬＥＤＡ５の位
置を確定することができる。そのため、背面フリップチ
ップ実装する場合、サブマウント３９の外形と第１のガ
イド基板２とを合わせることにより、位置合わせを行な
える。

【００５４】なお、位置合わせ用の案内溝としては、図
１５に示すような切欠部分４２に限られる訳ではなく、
図１６に示すように、端面型ＬＥＤＡ５のアレイ方向の
幅と同一の幅を持ち発光素子６の光軸方向に沿って形成
された溝４３、又は、図１７に示すように、端面型ＬＥ
ＤＡ５の光軸方向の幅と同一の幅を持ち前記端面型ＬＥ
ＤＡ５のアレイ方向に沿って形成された切欠部分４４等
のように、端面型ＬＥＤＡ５を位置決めしてダイボンデ
ィングすることのできるものであれば良い。

【００５５】

【発明の効果】請求項１記載の発明は、複数の光ファイ
バ及び補助ガイド基板とともに研磨する研磨用ガイド基
板の材質が補助ガイド基板と同一の材質であるので、研
磨工程を簡易化することができるとともに、複数の光フ
ァイバの先端を補助ガイド基板と研磨時のみに用いる研
磨用ガイド基板とともに研磨することにより、複数の光
ファイバの先端を光学的に損失の少ない面に揃えること
ができるため、バラツキや損失を減少させることがで
き、高い光結合効率を得ることができる。

【００５６】請求項２記載の発明は、複数の光ファイバ
とともに研磨される補助ガイド基板の端面にある程度の
角度を付けて、複数の光ファイバが一体の補助ガイド基
板をガイド基板に実装することにより、端面型半導体発
光素子と光ファイバの入射端面との距離を確保すること
ができ、光結合の際に各部における損傷等のダメージの
影響を避けることができるため、簡易な実装方法で信頼
性の高い光アレイ結合構造を得ることができる。

【００５７】請求項３記載の発明は、端面型半導体発光
素子アレイに当接させてガイド基板以外の光伝送に関係
しない溝にスペーサーを配置し、複数の光ファイバが一
体の補助ガイド基板をガイド基板に実装することによ
り、端面型半導体発光素子と光ファイバの入射端面との
一定な距離を確保しているので、光結合の際に各部にお
ける損傷等のダメージの影響を避けることができるた
め、簡易な実装方法でバラツキや損失が少なく信頼性の
高い光アレイ結合構造を得ることができる。

【００５８】請求項４記載の発明は、端面型半導体発光
素子アレイの共通電極側を導電性を有するサブマウント
に実装した後、端面型半導体発光素子アレイをガイド基
板に背面実装することにより、ガイド基板上に背面実装
する前にサブマウントにバイアス電圧を印加して外部か
ら端面型半導体発光素子の各発光素子を独立に駆動させ
発光させることができ、チップ状の端面型半導体発光素
子アレイを評価することができるため、製造上チップレ
ベルで分別することができ、歩留まりの向上を図ること
ができる。

【００５９】請求項５記載の発明は、端面型半導体発光
素子アレイが実装されるサブマウントに位置合わせ用の
案内溝を形成し、この案内溝に端面型半導体発光素子ア
レイの共通電極側を実装した後、端面型半導体発光素子
アレイをガイド基板に背面実装することにより、高精度
で安定したチップ実装とガイド基板に対する背面実装を
行なうことができるため、簡易な実装方法で信頼性の高
い光アレイ結合構造を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の参考例の実装工程を順に示す斜視図で
ある。

【図２】端面型半導体発光素子アレイを背面実装したガ
イド基板を示し、（ａ）は平面図、（ｂ）は側面図、
（ｃ）は正面図である。

【図３】その端面型半導体発光素子アレイを示す一部の
縦断側面図である。

【図４】その端面型半導体発光素子アレイを示す斜視図
である。

【図５】その実装方法により実装された光アレイ結合構
造を示し、（ａ）は平面図、（ｂ）は側面図、（ｃ）は
正面図である。

【図６】本発明の一実施例の研磨工程を順に示す斜視図
である。

【図７】その実装工程を順に示す側面図である。

【図８】本発明の別の実施例を示す光アレイ結合構造の
側面図である。

【図９】本発明の別の実施例の実装方法により実装され
た光アレイ結合構造を示し、（ａ）は平面図、（ｂ）は
側面図である。

【図１０】本発明の参考例の実装工程を順に示す側面図
である。

【図１１】本発明の参考例及び実施例の実装方法により
実装された光アレイ結合構造の光軸方向の光結合特性を
示すグラフである。

【図１２】変形例を示す光アレイ結合構造の正面図であ
る。

【図１３】本発明の別の実施例の実装工程を順に示す斜
視図である。

【図１４】サブマウントにダイボンディングした端面型
半導体発光素子アレイをマイクロプローバーを使った電
気的なコンタクト方法を示す斜視図である。

【図１５】本発明の別の実施例を示すダイボンディング
する前の斜視図である。

【図１６】その変形例を示すサブマウントの斜視図であ
る。

【図１７】異なる変形例を示すサブマウントの斜視図で
ある。

【符号の説明】

２，３２ガイド基板３ガイド基板のガイド溝５，３４端面型半導体発光素子アレイ６発光素子８，３５補助ガイド基板９，３８補助ガイド基板のガイド溝１０光ファイバ２４共通電極側２６研磨用ガイド基板３０光ファイバの研磨端面３１補助ガイド基板の研磨端面３３ガイド基板の溝３６スペーサー３９サブマウント４２，４３，４４位置合わせ用の案内溝

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】端面型半導体発光素子アレイの各発光素
子と複数の光ファイバとを一定のピッチで配列させて固
定させるガイド溝を有するガイド基板を設けて、前記各
光ファイバと前記各発光素子とを対向させ、前記端面型
半導体発光素子アレイと前記複数の光ファイバとを光学
的に結合させる光アレイ結合構造の実装方法において、
前記ガイド基板に前記端面型半導体発光素子アレイを背
面実装し、前記複数の光ファイバを前記ガイド溝と同一
のピッチで補助ガイド基板に配列して固定し、前記補助
ガイド基板と同一の材質の研磨用ガイド基板を前記補助
ガイド基板と前記複数の光ファイバとに接触させて仮止
めして、前記複数の光ファイバの先端を前記補助ガイド
基板及び前記研磨用ガイド基板とともに研磨した後、前
記研磨用ガイド基板を前記補助ガイド基板から取り外し
て、前記端面型半導体発光素子アレイが背面実装された
ガイド基板に前記複数の光ファイバが一体の前記補助ガ
イド基板を実装したことを特徴とする光アレイ結合構造
の実装方法。
【請求項２】複数の光ファイバの先端と補助ガイド基
板との研磨端面を前記補助ガイド基板に対向する端面型
半導体発光素子アレイの端面に対して傾けて形成したこ
とを特徴とする請求項１記載の光アレイ結合構造の実装
方法。
【請求項３】ガイド溝以外の光伝送に関係しない溝を
ガイド基板に形成し、端面型半導体発光素子アレイに当
接させて前記溝にスペーサーを配置し、前記スペーサー
に補助ガイド基板を当接させて実装したことを特徴とす
る請求項１記載の光アレイ結合構造の実装方法。
【請求項４】端面型半導体発光素子アレイの共通電極
側を導電性を有するサブマウントに実装し、このサブマ
ウントと前記端面型半導体発光素子アレイの各発光素子
とにバイアス電圧を印加して、外部から前記各発光素子
を独立に駆動し発光させてその発光パワーを測定評価し
た後、ガイド基板上に背面実装したことを特徴とする請
求項１，２又は３記載の光アレイ結合構造の実装方法。
【請求項５】端面型半導体発光素子アレイが実装され
るサブマウントに位置合わせ用の案内溝を形成したこと
を特徴とする請求項４記載の光アレイ結合構造の実装方
法。