JP3613290B2 - Optical transmission module - Google Patents
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Description
【0001】
【産業上の利用分野】
本発明は、高精度の位置決めを要する光部品を同一の実装基板上に実装する光伝送モジュールに関する。
【0002】
近年のコンピュータや通信の技術分野において、演算処理の高速化あるいは大容量化を図る上で、並列処理ビット数の増加、処理回路の高並列化等の高性能化が必要であり、これを実現するためには光伝送が不可欠であり、そのためには光素子と光ファイバあるいは光ファイバ同士を正確に位置決めすることが極めて重要である。
【0003】
また、光伝送モジュールの小型化、量産化あるいは低価格化を実現するためには、光伝送モジュールの構成部品点数を少なくし、組立工程を簡易化することが強く要求され、さらに、光伝送モジュールの信頼性を向上させる上でパッケージの気密性を向上することが要求されている。
このため、光伝送モジュールでは、光部品を同一の実装基板に高集積度実装できる構成で、かつ、各光部品の高位置精度実装が簡単に実現できる組立技術が必要になる。また、光素子の気密封止を簡単に再現性よく行なうことができる技術が必要になる。
【0004】
【従来の技術】
従来から、種々の複数の光部品を同一実装基板に実装した光伝送モジュールが提案されている。
【0005】
図11は、従来の光伝送モジュールの構成説明図(1)である。
この図において、21はシリコン実装基板、211 は光ファイバ実装用V溝、22は光集積回路装置、221 は光導波路、23は光ファイバ、231 は光ファイバのコア、24はハンダバンプである。
【0006】
この図は、光集積回路装置22と光ファイバ23をシリコン実装基板21の上に実装した光伝送モジュールを示している。
その構造においては、光導波路221 を有する光集積回路装置22を、ハンダ溶融時にハンダバンプ24に生じる表面張力を利用してシリコン実装基板21に位置決めして実装し、光ファイバ23をシリコン実装基板21に異方性エッチングによって形成された光ファイバ実装用V溝211 に位置決めして実装し、光導波路221 と光ファイバのコア231 を位置合わせしている(IEEE TRANSACTION ON COMPONENTS,HYBRIDS AND MANUFACTURING TECHNOLOGY.VOL.13,NO.4,pp780−786,1990参照)。
【0007】
図12は、従来の光伝送モジュールの構成説明図(2)である。
この図において、31はシリコン実装基板、311 は光ファイバ実装用V溝、322 ,323 ,324 は位置合わせ用凸部、33は電極、34は半導体レーザアレイ、341 は位置合わせ用凹部、35は光ファイバである。
【0008】
この図は、半導体レーザアレイ34と光ファイバ35をシリコン実装基板31の上に実装した光伝送モジュールを示している。
その構造においては、半導体レーザアレイ34の横方向の位置を合わせるための位置合わせ用凸部322 と、半導体レーザアレイ34の光軸方向の位置を合わせるための位置合わせ用凸部323 ,324 、光ファイバ実装用V溝311 、電極33を有するシリコン実装基板31の上に、半導体レーザアレイ34をその位置合わせ用凹部341 を位置合わせ用凸部322 に嵌め合わせ、半導体レーザアレイ34の端面を位置合わせ用凸部323 ,324 の垂直壁に接触させてハンダによって電極33に固着して実装し、異方性エッチングによって形成した光ファイバ実装用V溝311 に、光ファイバ35を整列して実装している(IEEETRANSACTION ON COMPONENTS,HYBRIDS AND MANUFACTURING TECHNOLOGY.VOL.15,NO.6,pp1072−1080,1992参照)。
【0009】
図13は、従来の光伝送モジュールの構成説明図(3)であり、(A)は斜視図を示し、(B)は拡大平面図を示している。
この図において、41はシリコン実装基板、42はエッチングV溝、43は基板側マーカ、44は接合層、45はレーザダイオード、46はレーザダイオード側マーカである。
【0010】
この図は、レーザダイオード45と光ファイバをシリコン実装基板41の上に実装した光伝送モジュールを示している。
図13(A)に示された光伝送モジュールにおいては、シリコン実装基板41に基板側マーカ43を形成し、レーザダイオード45にレーザダイオード側マーカ46を形成し、赤外線透過光で観察した基板側マーカ43とレーザダイオード側マーカ46の像を画像処理して、シリコン実装基板41とレーザダイオード45の間の位置ずれ(ΔX,ΔY)と角度ずれを算出し、位置決めを行い、位置合わせした後にレーザダイオード45をシリコン実装基板41の接合層44に固着している。
【0011】
一方、光ファイバ(図示されていない)は、シリコン実装基板41の表面に異方性エッチングによって形成したエッチングV溝43で位置決めし、レーザダイオード46と光ファイバの光結合を実現している(1993年電子情報通信学会秋季全国大会講演論文集C−186、1994年電子情報通信学会春季全国大会講演論文集C−292参照)。
【0012】
なお、前記の従来から提案されている光伝送モジュールにおいては、いずれも光素子の気密封止に関して考慮されておらず、別のパッケージを用意してその中に光モジュールを納め、パッケージで気密封止することが一般的であった。
【0013】
【発明が解決しようとする課題】
光伝送モジュールを製造する上で最大の問題は光部品同士の正確な光結合を実現する手段を確立することである。
例えば、前述した半導体レーザ(レーザダイオード)と光ファイバの結合にはμmオーダーの位置合わせ精度が求められるため、各部品の高精度の位置決めができる実装技術の開発が不可欠となる。また、モジュールの生産性を向上させるために、実装工程が簡単である必要がある。
【0014】
前述した図11によって説明した従来の光伝送モジュールにおいては、光導波路221 の位置合わせにハンダバンプ24に生じる表面張力を利用しているが、通常ハンダバンプ24の径は70〜100μmと大きいため、この実装法によって光導波路221 を1μmの精度で位置決めすることは困難である。
また、ハンダバンプ24は、予め厚膜ハンダを形成した後一度加熱してハンダを球状に成形する必要があるため、その工程が複雑で制御困難であるという問題があった。
【0015】
また、図12によって説明した従来の光伝送モジュールにおいては、半導体レーザ(レーザダイオード)と実装基板上に形成された位置合わせ用凸部322 ,323 ,324 を3面で接触させて位置決めするため、それぞれの面に1μm精度の加工が必要になる。
しかし、これらの位置合わせ用凸部322 ,323 ,324 の壁をそれぞれ1μmの精度で平坦な面にすることは困難である。
また、位置合わせ用凸部322 の高さは通常20〜30μmであり、この高さを1μmの精度で再現性良く形成することも困難である。
【0016】
また、図13によって説明した従来の光伝送モジュールにおいては、赤外線透過光で基板側マーカ43とレーザダイオード側マーカ46を認識することが必要であるから、光素子と実装基板が赤外線を透過させる性質のあるものに限定されるという制約がある。
また、基板側マーカ43とレーザダイオード側マーカ46を半導体レーザとシリコン実装基板の接触面内に形成するため、両者のハンダを介して接触面積(接合層の面積)が狭くなり、その結果半導体レーザからの発熱が効率よく放熱されず、レーザ特性が劣化するという問題があった。
【0017】
また、図11、図12、図13によって説明した光伝送モジュールにおいては、いずれも光ファイバの実装にシリコン実装基板のV溝を使用しているが、V溝の向きがシリコン結晶軸と少しでもずれると、V溝の幅は設計値より拡がり、結果として光ファイバの位置ずれが生じるという問題がある。
【0018】
例えば、長さ1cmのV溝を形成するとき、結晶軸とのずれによって生じるV溝幅の拡がりを1μm以内に抑えるためには、V溝の一辺と結晶軸を0.006度以下の回転ずれで合わせなければならない。
このように、非常に厳密な制御を従来から慣用されている製造工程によって実現することは困難である。
【0019】
さらに、光ファイバを実装基板に対して任意の角度で傾斜させて実装するためには、V溝の平面上のパターンを台形または平行四辺形にする必要があるが、このような形をシリコンで実現することは結晶方位の関係で不可能であった。
また、光伝送モジュールの他の問題は、光部品の気密封止の実現である。
また、先に図11、図12、図13によって説明した従来の光伝送モジュールにおいては、いずれも気密封止については考慮されておらず、別のパッケージを用意して光伝送モジュールを気密封止するため、光伝送モジュール全体が大型化するという問題があった。
【0020】
本発明は、前述の問題を解決し、容易に、光部品を再現性よく高精度に位置決めすることができ実装手段を提供し、信頼性が高い小型光伝送モジュールを実現することを目的とする。
【0021】
【課題を解決するための手段】
本発明に依る光伝送モジュールにおいては、
(1)
複数の光部品を同一実装基板上に実装する光伝送モジュールに於いて、光ファイバを実装する溝内の光ファイバ支持部分が分割され、且つ、該光ファイバ支持部分の横断面がV型を成すと共に徐々に拡幅されて該光ファイバが該実装基板の表面に対し傾斜して実装されてなることを特徴とするか、或いは、
(2)
複数の光部品を同一実装基板上に実装する光伝送モジュールに於いて、光ファイバを実装する溝内の光ファイバ支持部分が分割され、且つ、該分割された光ファイバ支持部分をもつ溝は該実装基板の面内で所要の方向に徐々にずらせて設置され、該光ファイバが該実装基板の面内で前記所要の方向に向けて実装されてなることを特徴とするか、或いは、
(3)
複数の光部品を同一実装基板上に実装する光伝送モジュールに於いて、光ファイバを実装する溝内の光ファイバ支持部分が分割され、且つ、該光ファイバ支持部分の溝の幅は徐々に拡幅されると共に該実装基板の面内で所要の方向に徐々にずらせて設置され、該光ファイバは該実装基板の面内で所要の方向に向け、また、所要の角度で傾斜して実装されてなることを特徴とするか、或いは、
(4)
複数の光部品を同一実装基板上に実装する光伝送モジュールに於いて、光ファイバを実装する溝内の光ファイバ支持部分を分割し、該分割された光ファイバ支持部分の中心線に対し垂直方向、且つ、光ファイバを実装する溝の最小単位の長手方向中心を通る延長線上に光部品を位置合わせする為のマーカが異方性エッチングで形成されてなることを特徴とするか、或いは、
(5)
前記(1)乃至前記(4)の何れか1に於いて、複数の光部品を同一実装基板上に実装する光伝送モジュールに於いて、光ファイバを整列する溝および光素子を覆うのに充分な凹部を有する光ファイバ押さえ基板が光素子と光ファイバとの光結合部を囲み絶縁材料を介して実装基板に接着されて光ファイバが固定されると共に光素子が気密封止されてなることを特徴とする。
【0029】
【作用】
本発明による複数の光部品を同一実装基板上に実装する光伝送モジュールにおいては、実装基板の上に光素子の実装位置を示す1個以上の位置合わせマーカと、位置合わせマーカの片側または両側に1個以上の回転合わせマーカを形成し、光素子に位置合わせマーカと一致させるためのマーカを1個以上形成し、シリコン実装基板の斜め上方から顕微鏡で観察しながら実装基板上の位置合わせマーカと光素子側マーカを合わせ、かつ、回転合わせマーカと光素子の縁を合わせて光素子を実装基板上に位置決めして実装することができるため、実装基板の材料を自由に選択することができる。
【0030】
この場合、回転合わせマーカを直線または曲線の両側に振り分けて配置すると、一方の側に振り分けた回転合わせマーカが光素子の縁によって隠れるようにし、他方の側に振り分けた回転合わせマーカが見えるように位置決めすることによって容易に正確な回転合わせを行うことができる。
【0031】
また、この場合、実装基板として(100)シリコン基板を使用し、異方性エッチングによって形成される(111)面からなる溝を実装基板上の位置合わせマーカと回転合わせマーカとすると、エッチングされる斜面が、エッチングされ難い(111)面であるため、正確な位置に正確な形状の位置合わせマーカと回転合わせマーカを形成することができる。
【0032】
また、複数の光部品を同一実装基板上に実装する光伝送モジュールにおいて、実装基板の表面に、高台を形成し、この高台の表面に光素子を載置して実装すると正確に光素子の高さを規制することができる。
この場合、高台を絶縁膜によって形成し、またこの場合、厚さを10μm以下にすると、従来から確立されている成膜方法によって極めて正確な高さの高台を実現することができる。
【0033】
また、複数の光部品を同一実装基板上に実装する光伝送モジュールにおいて、光ファイバを実装する溝内の光ファイバ支持部分を分割すると、実装基板の結晶方位によるエッチング特性の影響を低減することができる。
この場合、光ファイバを実装する分割された溝の断面をV型にしその幅を徐々に拡大すると、光ファイバを実装基板の表面に対して傾斜させて実装することができ、また、光ファイバを実装する分割された溝を実装基板の面内で徐々にずらすと、光ファイバを実装基板の面内で任意の方向に実装することができ、かつ、これらを併用して、光ファイバを実装基板の表面に対して任意の角度で傾斜させ、実装基板の面体で任意の方向に実装することができる。
【0034】
また、この場合、光ファイバを実装する分割された溝の中心線に対して垂直方向に、かつ光ファイバを実装する溝の最小単位の長手方向の中心を通る延長線上に、光部品を位置合わせするためのマーカを異方性エッチングで光ファイバを実装する溝と同時に形成することによって、実装基板の結晶方位に誤差が生じてもマーカの位置が変動しないようにすることができる。
【0035】
また、複数の光部品を同一実装基板上に実装する光伝送モジュールにおいて、光ファイバを整列する溝および光素子を覆うのに充分な凹部を有する光ファイバ押さえ基板を形成し、光素子と光ファイバの光結合部を囲むように実装基板と光ファイバ押さえ基板を絶縁性材料を介して接着することによって光ファイバを固定すると同時に光素子を気密封止することができる。
この場合、実装基板および光ファイバ押さえ基板として(100)シリコン基板を用い、光ファイバを整列する溝および光素子を覆う凹部を異方性エッチングすると、容易に正確な形状を実現することができる。
【0036】
【実施例】
以下、本発明の実施例を説明する。
(第1実施例)
図1は、第1実施例の光伝送モジュールの構成説明図であり、(A)は斜視図、(B)は他の回転合わせマーカ説明図、(C)は位置合わせ説明図である。
この図において、1はシリコン実装基板、2はSiO2 膜、3は電極用金属層、4は位置合わせマーカ、5は回転合わせマーカ、6はハンダ層、7は光ファイバ実装溝、711,721,731,712,722,732は凸条、8は光素子、9は光素子側マーカ、10はAu層、11は光ファイバである。
【0037】
この実施例においては、図1(A)に示されるように、シリコン実装基板1の上面にSiO2 膜2を形成し、その上の、典型的には半導体レーザである半導体発光素子あるいは半導体光電変換素子等の光素子8および入出力回路を設ける領域に電極用金属層3を形成し、光素子8を実装する予定の電極用金属層3の上にハンダ層6を形成し、その近傍に位置合わせマーカ4と回転合わせマーカ5を形成し、光素子8を実装する予定の領域の中心軸上に多数の分割溝からなる光ファイバ実装溝7を設けている。
また、光素子8の下面には2本の細溝によって挟まれる光素子側マーカ9とAu層10を設けている。
【0038】
これを組み立てる場合は、シリコン実装基板1の上面の位置合わせマーカ4と光素子側マーカ9、そして回転合わせマーカ5と光素子8の縁を顕微鏡を用いてシリコン実装基板1の表面に対して斜め方向から観察して一致させ、シリコン実装基板1の表面上のハンダ層6によって光素子8の下面のAu層10を接着することによって光素子8を高精度で位置合わせして固着する。
また、凸条711,721,731,712,722,732を有し、分割された溝からなる光ファイバ実装溝7の中に光ファイバ11を挿入し、光ファイバ押さえ基板(図示されていない)によって押さえて光ファイバ11を実装することによって、光素子8の光導波路(図示されていない)と光ファイバ11のコアを一致させて光伝送モジュールを完成する。
【0039】
図2、図3は、第1実施例の光伝送モジュールの製造工程説明図であり、(A)〜(D)は各工程を示している。
この図において、1はシリコン実装基板、11 はアース接続部、2はSiO2 膜、3は電極用金属層、4は位置合わせマーカ、5は回転合わせマーカ、6はハンダ層、7は光ファイバ実装溝、711,721,731,741,712,722,732,742は凸条、8は光素子、81 は光素子接地電極、10はAu層、11は光ファイバ、12は金のボンディングワイヤ、13は光ファイバ押さえ基板、131 はV型溝である。
この製造工程説明図によって第1実施例の光伝送モジュールの製造方法を説明する。
【0040】
第1工程(図2(A)参照)
例えば厚さ400μmで(100)面を有するシリコン実装基板1をウェット酸素中で1050℃の温度に加熱して、その(100)面上に厚さ1μmのSiO2 膜2を形成する。
【0041】
次いで、このSiO2 膜2の上にフォトレジストを塗布してフォトレジスト膜を形成し、このフォトレジスト膜を、光ファイバ11を支持するための凸条711,721,731,741,712,722,732,742を有する光ファイバ実装溝7と、光素子8を位置合わせするための位置合わせマーカ4と、回転合わせマーカ5と、アース接続部11 の形状の開口を形成するようにパターニングしてレジストマスク(図示されていない)を形成する。
【0042】
ここで、レジストマスクの位置合わせマーカ4の大きさは例えば2×10μmであり、回転合わせマーカ5の大きさは2μm角である。
また、光ファイバ実装溝7のパターンの最小分割単位は例えば50μmであり、光ファイバ実装溝7を形成するときに角落ちが生じるのを見込んで、各コーナーには、20μmの四角状補正用パターンを付加している。
【0043】
レジストマスクの開口中に露出するSiO2 膜2をCF4 ガスを用いた反応性イオンエッチング法によってエッチングして、光ファイバ11を支持するための凸条711,721,731,741,712,722,732,742を有する光ファイバ実装溝7と、光素子8を位置合わせするための位置合わせマーカ4と、回転合わせマーカ5と、アース接続部11 の形状の開口を有するSiO2 膜2を形成した後、フォトレジストマスクを酸素灰化によって除去する。
【0044】
第2工程(図2(B)参照)
形状の開口を有するSiO2 膜2をマスクにして、35%KOH水溶液を用いてシリコン実装基板1をウェットエッチングして、光ファイバ11を支持するための凸条711,721,731,741,712,722,732,742を有し断面がV型の光ファイバ実装溝(以下「V溝」と略称することがある)7と、光素子8を位置決めするための位置合わせマーカ4と回転合わせマーカ5を形成する。
なお、このエッチング工程によってアース接続部11 も同時にエッチングされるが、格別の支障を生じない。
【0045】
第3工程(図3(C)参照)
次に、電子ビーム蒸着法を用いて、厚さ500Åのチタン層と厚さ5000Åの金層とを順次積層してシリコン実装基板1の表面に積層金属層を形成し、その上に電極用金属層3とアース接続部11 の形状のレジストマスクを形成し、このレジストマスク外に露出した積層金属層をウェットエッチングによって除去した後、レジストマスクをアセトンによって除去する。
その後、電極用金属層3の上の光素子8を固着する領域にリフトオフ法によって厚さ約3μmの金錫からなるハンダ層6を形成する
【0046】
第4工程(図3(D)参照)
光素子側マーカ9を有する光素子8(図1参照)を実体顕微鏡でシリコン実装基板1の上の位置合わせマーカ4と回転合わせマーカ5と位置合わせし、光素子8をハンダ層6の上に載置し、320℃の温度に加熱してハンダ層6を溶融した後に、固化して固着する。
次に、金のボンディングワイヤ12によって光素子接地電極81 をアース接続部11 に接続する。
最後に、光ファイバ11を断面V型の光ファイバ実装溝7内に挿入し、V型溝131 を有する光ファイバ押さえ基板13で挟み、接着剤で固定して光伝送モジュールを完成する。
【0047】
この実施例によると、フォトリソグラフィー技術によって1μm以下の精度で形成できるマーカを、位置合わせして実装する工程において隠れないように配置するため、可視光による位置合わせが可能になり、シリコン実装基板の位置合わせマーカと光素子側マーカを顕微鏡で観察しながら合わせれば、1μm以下の高い精度で位置合わせすることができ、作業効率も向上する。
【0048】
この場合、図1(B)に示すように、回転合わせマーカ5を一直線上を交互に振り分けて配置し、図1(C)に示すように、一方の側に振り分けた回転合わせマーカ5のみが光素子8の縁で隠れ、かつ、他方のマーカが見えるように光素子8を位置合わせすることによって、目視できるマーカの大きさ以下の回転ずれで光素子8を確実に位置決めすることができる。
【0049】
また、シリコン実装基板1を用い、異方性エッチングによって凸条711,721,731,741,712,722,732,742を有し断面がV型の光ファイバ実装溝7を形成すると、凸条711,721,731,741,712,722,732,742を有しない断面がV型の光ファイバ実装溝を形成する場合よりも寸法精度を向上させることができる。
【0050】
例えば、長さ1cmの断面がV型の光ファイバ実装溝8を±1μmの精度で形成する場合、通常の凸条711,721,731,741,712,722,732,742を有しないV溝では、V溝の一辺とシリコンの結晶軸を0.006度以下の回転ずれで合わせなければならないが、分割単位50μmの凸条711,721,731,741,712,722,732,742を有するV溝では、結晶軸との許容角度ずれを約1度まで拡げることができる。
この結果、実装基板製造上の制約を緩和することができるとともに、光ファイバ実装精度の再現性を確保することができる。
【0051】
(第2実施例)
図4は、第2実施例の光伝送モジュールの構成説明図であり、(A)は斜視図、(B),(C)は断面図である。
この図において、1はシリコン実装基板、2はSiO2 膜、3は電極用金属層、4は位置合わせマーカ、5は回転合わせマーカ、6はハンダ層、7は光ファイバ実装溝、711,721,731,712,722,732は凸条、8は光素子、9は光素子側マーカ、10はAu層、11は光ファイバ、14は高台である。
【0052】
この実施例の光伝送モジュールにおいては、図4(A)に示されるように、シリコン実装基板1の上面の光素子8を実装する予定の領域に電極用金属層3を形成し、その上にハンダ層6を形成し、その近傍に位置合わせマーカ4と回転合わせマーカ5を形成し、光素子8を実装する予定の領域の中心軸上に多数の凸条711,721,731,712,722,732を有する光ファイバ実装溝7を形成し、さらにシリコン実装基板1の上面には、電極用金属層3の中央部のハンダ層6と、位置合わせマーカ4と回転合わせマーカ5を露出させ、光ファイバ実装溝7を除く領域にSiO2 膜2からなる高台14を形成している。
また、光素子8の下面には2本の細溝によって挟まれる光素子側マーカ9とAu層10を形成している。
【0053】
これを組み立てる場合は、図4(B),(C)に示されるように、シリコン実装基板1の上面の位置合わせマーカ4と光素子側マーカ9と、回転合わせマーカ5と光素子8の縁を、顕微鏡によってシリコン実装基板1の表面に対して斜め方向から観察することによって一致させて、光素子8を高台14の上面に載置して、ハンダ層6によって光素子8の下面のAu層10を接着することによって光素子8を高精度で位置合わせしてシリコン実装基板1に固着する。
また、多数の凸条711,721,731,712,722,732を有する光ファイバ実装溝7に光ファイバ11を挿入して、光ファイバ押さえ基板(図示されていない)によって押さえて支持することによって、光素子8の光導波路と光ファイバ11のコアを一致させて光伝送モジュールを完成する。
【0054】
この場合、高台14の膜厚は既存の成膜技術を用いることによって高精度で成膜することができるため、この高台14の上面に光素子8の下面を載置してハンダ層6によって接着することにより、光素子8の高さを容易に正確に決定して、光素子8の光導波路と光ファイバ11のコアを一致させることができる。
【0055】
また、この場合、高台14の高さは、電極用金属層3とハンダ層6の厚さを考慮しても10μmまたはそれ以下の高さで充分であるため、高台を従来から蓄積され高精度化している適宜の成膜技術を用いて形成すれば、例えば10μmの膜を±1μmの精度で実現することができるから、この高台の上に光素子8を載置すれば、光素子8の高さを1μmの精度で簡単に再現性よく位置決めすることができる。
【0056】
(第3実施例)
図5は、第3実施例の光伝送モジュールの一部の構成説明図である。
この図において、1はシリコン実装基板、3は電極用金属層、6はハンダ層、7は光ファイバ実装溝、711,721,731,741,712,722,732,742は凸条、11は光ファイバである。
【0057】
この実施例においては、シリコン実装基板1の上面の光素子8(図1参照)を実装する予定の領域に電極用金属層3とハンダ層6を形成し、光素子8を実装する予定の領域の中心軸上に多数の凸条711,721,731,741,712,722,732,742を有する分割溝からなる光ファイバ実装溝7を設けている。
そして、光ファイバ実装溝7の対向する凸条711と712、721と722、731と732、741と742の間隔を徐々に拡げて、光ファイバ11の外周面が凸条711と712、721と722、731と732、741と742の表面と接触する位置を徐々に下げることによって、光ファイバ11をシリコン実装基板1の上面に対して任意の角度で傾斜させて実装することができる。
【0058】
(第4実施例)
図6は、第4実施例の光伝送モジュールの一部の構成説明図である。
この図において、1はシリコン実装基板、3は電極用金属層、6はハンダ層、7は光ファイバ実装溝、711,721,731,741,712,722,732,742は凸条、11は光ファイバである。
【0059】
この実施例においては、シリコン実装基板1の上面の光素子8(図1参照)を実装する予定の領域に電極用金属層3とハンダ層6を形成し、光素子8を実装する予定の領域の中心軸上に多数の凸条711,721,731,741,712,722,732,742を有する分割溝からなる光ファイバ実装溝7を形成している。
そして、光ファイバ実装溝7の対向する凸条711と712、721と722、731と732、741と742の間隔を一定にしたままで、その中心線をその延長直線から徐々にずらすことによって、光ファイバ11をシリコン実装基板1の表面内で任意の角度で、または曲線を描いて実装することができる。
【0060】
(第5実施例)
前記の第3実施例の光伝送モジュール(図5参照)においては、シリコン実装基板1の光素子8を実装する予定の領域の中心軸上に設けた光ファイバ実装溝7内に対向する凸条711と712、721と722、731と732、741と742の間隔を徐々に拡げて、光ファイバ11をシリコン実装基板1の上面に対して任意の角度で傾斜させて実装し、第4実施例の光伝送モジュール(図6参照)においては、シリコン実装基板1の光素子8を実装する予定の領域の中心軸上に設けた光ファイバ実装溝7内に対向する凸条711と712、721と722、731と732、741と742の間隔を一定にしたままで、その中心線をその延長直線から徐々にずらすことによって光ファイバ11をシリコン実装基板1の表面内で任意の角度で、または曲線を描いて実装しているが、この実施例においては、両者の構成を用いることによって、光ファイバ11をシリコン実装基板1の上面に対して任意の角度で傾斜させ、かつ、シリコン実装基板1の表面内で任意の角度で、または曲線を描いて実装することができる。
【0061】
(第6実施例)
図7は、第6実施例の光伝送モジュールの一部の構成説明図であり、(A)は斜視図、(B)は平面図である。
この図において、1はシリコン実装基板、3は電極用金属層、4は位置合わせマーカ、6はハンダ層、7は光ファイバ実装溝、711,721,731,741,712,722,732,742は凸条、8は光素子、9は光素子側マーカ、10はAu層である。
【0062】
この実施例においては、シリコン実装基板1に形成した、凸条711,721,731,741,712,722,732,742を有する光ファイバ実装溝7の中心線上の両側に、最小分割単位の中心に位置し、かつ、対向する位置合わせマーカ4,4の間の距離の2等分線が断面がV型の光ファイバ実装溝7の中心になるように位置合わせマーカ4,4を形成している。
【0063】
このような位置関係で位置合わせマーカ4,4を形成すると、仮に光ファイバ実装溝7とシリコン実装基板1の結晶軸の間に角度ずれがあり、光ファイバ実装溝7の幅が設計値より拡がっても、位置合わせマーカ4,4を結ぶ線上の対向する断面がV型の光ファイバ実装溝7傾斜壁の拡がり量が等しいため、光ファイバ実装溝7を挟む位置合わせマーカ4,4は常にその2等分線が光ファイバ実装溝7の中心に位置するようになる。
したがって、この位置合わせマーカ4,4に光素子側マーカ9,9を合わせて、電極用金属層3上のハンダ層6によって光素子8のAu層10を接着して、光素子8を実装すると、光ファイバのコアに光素子8を正確に位置合わせすることができる。
【0064】
(第7実施例)
図8、図9、図10は、第7実施例の光伝送モジュールの製造工程説明図であり、(A)〜(E)は各工程を示している。
この図において、1はシリコン実装基板、11 はアース接続部、2,15はSiO2 膜、3は電極用金属層、4は位置合わせマーカ、5は回転合わせマーカ、6はハンダ層、7は光ファイバ実装溝、711,721,731,741,712,722,732,742は凸条、8は光素子、81 は光素子接地電極、9は光素子側マーカ、11は光ファイバ、12は金のボンディングワイヤ、16は金属層、17は封止容器兼光ファイバ押さえ基板、171 は封止容器兼光ファイバ押さえ基板接着領域である。
この製造工程説明図によって第7実施例の光伝送モジュールの製造方法を説明する。
【0065】
第1工程(図8(A)参照)
厚さ400μmの(100)シリコン実装基板1をウェット酸素中で1050℃の温度に加熱して、その(100)面上に厚さ1μmのSiO2 膜2を形成した後、このSiO2 膜2の上に光素子8を固着するための光素子用電極と入出力回路用電極からなる電極用金属層3をチタン/金の積層膜によって形成する。
【0066】
第2工程(図8(B)参照)
プラズマCVD法によって厚さ約4μmのSiO2 膜15を成膜した後、第1実施例と同様に光素子8を位置合わせするための位置合わせマーカ4、アース接続部11 、凸条711,721,731,741,712,722,732,742を有する光ファイバ実装溝7の形状の開口を形成し、この開口中に露出しているシリコン実装基板1を35%KOH水溶液によってウェットエッチングして、光ファイバ11を支持するための凸条711,721,731,741,712,722,732,742を有し断面がV型の光ファイバ実装溝7と、光素子8を位置合わせする位置合わせマーカ4を形成する。
【0067】
第3工程(図9(C)参照)
次に、電子ビーム蒸着法によって厚さ500Åのチタン層と厚さ5000Åの金層とを順次積層してシリコン実装基板1の表面に金属層16を形成し、フォトリソグラフィー技術を用いて、アース接続部11 と光ファイバ11をハンダによって固定する光ファイバ実装溝7の斜面、封止容器兼光ファイバ押さえ基板17(図10参照)をハンダによって接着するための領域にレジストマスクを形成し、このレジストマスク外に露出した金属層16をウェットエッチングによって除去して、アース接続部11 と光ファイバ11を固着する光ファイバ実装溝7の斜面、封止容器兼光ファイバ押さえ基板接着領域171 に金属層16を残す。
【0068】
第4工程(図9(D)参照)
アース接続部11 と光ファイバ実装溝7の斜面、封止容器兼光ファイバ押さえ基板接着領域171 の金属層16の上に、光素子8(図1参照)を実装する領域と入出力回路形成領域に開口を有するレジストマスクを形成し、このレジストマスクを用いて、ふっ酸によって、光素子用電極31 と入出力回路形成電極32 を形成する電極用金属層3が露出するまでSiO2 膜15をウェットエッチングする。
その後、光素子8を実装するための光素子用電極31 にリフトオフ法で厚さ約3μmの金錫からなるハンダ層6を形成する。
【0069】
第5工程(図10(E)参照)
図7に示すような2つの細溝からなる光素子側マーカ9,9を有する光素子8を顕微鏡を用いてシリコン実装基板1の位置合わせマーカ4と位置合わせしたのち、約320℃に加熱して光素子8をシリコン実装基板1に実装する。
次に金のボンディングワイヤ12によって光素子8の光素子接地電極81 をアース接続部11 に接続する。
【0070】
次に、外周に金コートを施した光ファイバ11を凸条711,721,731,741,712,722,732,742を有し断面がV型の光ファイバ実装溝7に挿入し、光ファイバ実装溝7と光素子8を覆うのに充分な凹部172 を有し、縁に錫鉛ハンダ層173 を形成した封止容器兼光ファイバ押さえ基板17によって、鉛錫ハンダシート18と共に光ファイバ11を挟み、荷重をかけながらシリコン実装基板1全体を約200℃に加熱して鉛錫ハンダ層173 と鉛錫ハンダシート18を溶融してシリコン実装基板1と封止容器兼光ファイバ押さえ基板17を固着することにより、光伝送モジュールを完成する。
この場合、シリコン実装基板1と封止容器兼光ファイバ押さえ基板17を鉛錫ハンダ層173 によって固着する工程において、必要に応じて内部に乾燥窒素等の不活性ガスを封入して光結合部の周りを囲むように気密封止して安定化することができる。
【0071】
前記の各実施例において、シリコン実装基板、光ファイバ押さえ基板および封止容器兼光ファイバ押さえ基板としてシリコン基板を用い、前述の位置合わせマーカ、回転合わせマーカおよび光ファイバ支持用溝を異方性エッチングを利用した断面がV型の溝で形成することもできる。
【0072】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の光伝送モジュールによると、複数の光部品を実装基板上に高精度に位置決めして再現性よく組み立て、また、光素子を気密に封止することができ、光伝送モジュールの製造工程を簡易化することができるために、光伝送モジュールの高信頼化、小型化、量産性、低価格化に寄与するところが大きい。
【図面の簡単な説明】
【図1】第1実施例の光伝送モジュールの構成説明図であり、(A)は斜視図、(B)は他の回転合わせマーカ説明図、(C)は位置合わせ説明図である。
【図2】第1実施例の光伝送モジュールの製造工程説明図(1)であり、(A),(B)は各工程を示している。
【図3】第1実施例の光伝送モジュールの製造工程説明図(2)であり、(C),(D)は各工程を示している。
【図4】第2実施例の光伝送モジュールの構成説明図であり、(A)は斜視図、(B),(C)は断面図である。
【図5】第3実施例の光伝送モジュールの一部の構成説明図である。
【図6】第4実施例の光伝送モジュールの一部の構成説明図である。
【図7】第6実施例の光伝送モジュールの一部の構成説明図であり、(A)は斜視図、(B)は平面図である。
【図8】第7実施例の光伝送モジュールの製造工程説明図(1)であり、(A),(B)は各工程を示している。
【図9】第7実施例の光伝送モジュールの製造工程説明図(2)であり、(C),(D)は各工程を示している。
【図10】第7実施例の光伝送モジュールの製造工程説明図(3)であり、(E)は各工程を示している。
【図11】従来の光伝送モジュールの構成説明図(1)である。
【図12】従来の光伝送モジュールの構成説明図(2)である。
【図13】従来の光伝送モジュールの構成説明図(3)であり、(A)は斜視図を示し、(B)は拡大平面図を示している。
【符号の説明】
1 シリコン実装基板
11 アース接続部
2,15 SiO2 膜
3 電極用金属層
4 位置合わせマーカ
5 回転合わせマーカ
6 ハンダ層
7 光ファイバ実装溝
711,721,731,741,712,722,732,742 凸条
8 光素子
81 光素子接地電極
9 光素子側マーカ
10 Au層
11 光ファイバ
12 金のボンディングワイヤ
13 光ファイバ押さえ基板
131 V型溝
14 高台
16 金属層
17 封止容器兼光ファイバ押さえ基板
171 封止容器兼光ファイバ押さえ基板接着領域[0001]
[Industrial application fields]
The present invention relates to an optical transmission module that mounts optical components that require high-precision positioning on the same mounting substrate.
[0002]
In recent technical fields of computers and communications, it is necessary to increase the number of parallel processing bits and increase the processing circuit parallelism in order to increase the speed and capacity of arithmetic processing. In order to achieve this, optical transmission is indispensable. For that purpose, it is extremely important to accurately position the optical element and the optical fiber or between the optical fibers.
[0003]
In addition, in order to realize miniaturization, mass production, and cost reduction of the optical transmission module, it is strongly required to reduce the number of components of the optical transmission module and simplify the assembly process. In order to improve the reliability of the package, it is required to improve the hermeticity of the package.
For this reason, the optical transmission module requires an assembly technique that allows the optical components to be mounted on the same mounting substrate with a high degree of integration, and that can easily realize the high-position accuracy mounting of each optical component. In addition, a technique capable of easily and hermetically sealing the optical element with high reproducibility is required.
[0004]
[Prior art]
Conventionally, an optical transmission module in which various optical components are mounted on the same mounting board has been proposed.
[0005]
FIG. 11 is a configuration explanatory diagram (1) of a conventional optical transmission module.
In this figure, 21 is a silicon mounting substrate, 21 1 Is a V-groove for mounting an optical fiber, 22 is an optical integrated circuit device, 22 1 Is an optical waveguide, 23 is an optical fiber, 23 1 Is an optical fiber core, and 24 is a solder bump.
[0006]
This figure shows an optical transmission module in which an optical
In that structure, the
[0007]
FIG. 12 is a configuration explanatory diagram (2) of the conventional optical transmission module.
In this figure, 31 is a silicon mounting substrate, 31 1 Is a V-groove for optical fiber mounting, 32 2 , 32 3 , 32 4 Is a convex for alignment, 33 is an electrode, 34 is a semiconductor laser array, 34 1 Is an alignment recess, and 35 is an optical fiber.
[0008]
This figure shows an optical transmission module in which a semiconductor laser array 34 and an
In the structure, the alignment convex
[0009]
FIGS. 13A and 13B are configuration explanatory views (3) of a conventional optical transmission module, where FIG. 13A shows a perspective view and FIG. 13B shows an enlarged plan view.
In this figure, 41 is a silicon mounting substrate, 42 is an etching V groove, 43 is a substrate side marker, 44 is a bonding layer, 45 is a laser diode, and 46 is a laser diode side marker.
[0010]
This figure shows an optical transmission module in which a laser diode 45 and an optical fiber are mounted on a
In the optical transmission module shown in FIG. 13A, a substrate-
[0011]
On the other hand, an optical fiber (not shown) is positioned by an
[0012]
Note that none of the conventional optical transmission modules proposed in the prior art considers the hermetic sealing of the optical element, so that another package is prepared and the optical module is placed therein, and the package is hermetically sealed. It was common to stop.
[0013]
[Problems to be solved by the invention]
The biggest problem in manufacturing an optical transmission module is to establish a means for realizing accurate optical coupling between optical components.
For example, since the above-described semiconductor laser (laser diode) and optical fiber are required to have a positioning accuracy of the order of μm, it is indispensable to develop a mounting technique capable of positioning each component with high accuracy. Also, the mounting process needs to be simple in order to improve module productivity.
[0014]
In the conventional optical transmission module described with reference to FIG. 1 Although the surface tension generated in the
Further, the
[0015]
Further, in the conventional optical transmission module described with reference to FIG. 12, a semiconductor laser (laser diode) and the
However, these alignment convex
Further, the alignment convex
[0016]
Further, in the conventional optical transmission module described with reference to FIG. 13, since it is necessary to recognize the
Further, since the substrate-
[0017]
In addition, in the optical transmission modules described with reference to FIGS. 11, 12, and 13, the V-groove of the silicon mounting substrate is used for mounting the optical fiber, but the direction of the V-groove is slightly different from the silicon crystal axis. If shifted, the width of the V-groove becomes wider than the design value, resulting in a problem that the optical fiber is displaced.
[0018]
For example, when forming a V-groove having a length of 1 cm, in order to suppress the expansion of the width of the V-groove caused by the deviation from the crystal axis within 1 μm, one side of the V-groove and the crystal axis are rotated by 0.006 degrees or less. It must be matched with.
As described above, it is difficult to realize very strict control by a conventionally used manufacturing process.
[0019]
Furthermore, in order to mount the optical fiber at an arbitrary angle with respect to the mounting substrate, it is necessary to make the pattern on the plane of the V-groove into a trapezoid or a parallelogram. Realization was impossible due to the crystal orientation.
Another problem of the optical transmission module is the realization of hermetic sealing of optical components.
In addition, in the conventional optical transmission module described above with reference to FIGS. 11, 12, and 13, no consideration is given to hermetic sealing, and a separate package is prepared to hermetically seal the optical transmission module. Therefore, there is a problem that the entire optical transmission module is increased in size.
[0020]
SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to solve the above-described problems, to easily mount an optical component with high reproducibility and high accuracy, to provide a mounting means, and to realize a highly reliable small optical transmission module. .
[0021]
[Means for Solving the Problems]
In the optical transmission module according to the present invention,
(1)
In an optical transmission module for mounting a plurality of optical components on the same mounting substrate, an optical fiber support portion in a groove for mounting an optical fiber is divided, and a cross section of the optical fiber support portion forms a V shape. And the optical fiber is inclined with respect to the surface of the mounting substrate. It is characterized by being implemented, or
(2)
In an optical transmission module for mounting a plurality of optical components on the same mounting substrate, an optical fiber support portion in a groove for mounting an optical fiber is divided, and the groove having the divided optical fiber support portion is The optical fiber is installed in the required direction within the surface of the mounting substrate, and the optical fiber is directed toward the required direction within the surface of the mounting substrate. It is characterized by being implemented, or
(3)
In an optical transmission module for mounting a plurality of optical components on the same mounting substrate, an optical fiber support portion in a groove for mounting an optical fiber is divided, and the width of the groove of the optical fiber support portion is gradually increased. And the optical fiber is mounted in a desired direction within the surface of the mounting substrate and inclined at a required angle. To become a Or
(4)
In an optical transmission module that mounts multiple optical components on the same mounting board, the optical fiber support in the groove for mounting the optical fiber And a marker for aligning the optical component on the extension line passing through the longitudinal center of the minimum unit of the groove for mounting the optical fiber in a direction perpendicular to the center line of the divided optical fiber support portion. Formed by anisotropic etching It is characterized by being made, or
(5)
In any one of (1) to (4) above, In an optical transmission module that mounts multiple optical components on the same mounting board, An optical fiber holding substrate having grooves that are aligned and a recess sufficient to cover the optical element surrounds the optical coupling portion between the optical element and the optical fiber, and is bonded to the mounting substrate via an insulating material to fix the optical fiber. The optical element is hermetically sealed. It is characterized by.
[0029]
[Action]
In an optical transmission module in which a plurality of optical components according to the present invention are mounted on the same mounting substrate, one or more alignment markers indicating the mounting position of the optical element on the mounting substrate, and one or both sides of the alignment marker One or more rotation alignment markers are formed, one or more markers are formed on the optical element to match the alignment markers, and the alignment markers on the mounting substrate are observed while observing with a microscope from above the silicon mounting substrate. Since the optical element can be positioned and mounted on the mounting substrate by aligning the optical element side marker and aligning the rotation alignment marker and the edge of the optical element, the material of the mounting substrate can be freely selected.
[0030]
In this case, if the rotation alignment marker is distributed on both sides of the straight line or curve, the rotation alignment marker distributed on one side is hidden by the edge of the optical element, and the rotation alignment marker distributed on the other side is visible. Accurate rotational alignment can be easily performed by positioning.
[0031]
Also, in this case, when a (100) silicon substrate is used as a mounting substrate and a groove made of (111) plane formed by anisotropic etching is used as an alignment marker and a rotation alignment marker on the mounting substrate, etching is performed. Since the slope is a (111) plane that is difficult to be etched, an alignment marker and a rotation alignment marker having an accurate shape can be formed at an accurate position.
[0032]
Also, in an optical transmission module in which a plurality of optical components are mounted on the same mounting board, if a hill is formed on the surface of the mounting board and the optical element is mounted on the surface of the hill and mounted, the height of the optical element is accurately Can be regulated.
In this case, if the height is formed of an insulating film, and in this case, if the thickness is 10 μm or less, the height of the height can be realized with a film formation method established conventionally.
[0033]
Also, in an optical transmission module that mounts a plurality of optical components on the same mounting substrate, dividing the optical fiber support portion in the groove for mounting the optical fiber can reduce the influence of the etching characteristics due to the crystal orientation of the mounting substrate. it can.
In this case, when the cross section of the divided groove for mounting the optical fiber is made V-shaped and the width thereof is gradually enlarged, the optical fiber can be mounted inclined with respect to the surface of the mounting substrate. By gradually shifting the divided grooves to be mounted within the surface of the mounting substrate, the optical fiber can be mounted in any direction within the surface of the mounting substrate, and using these together, the optical fiber can be mounted on the mounting substrate. It is possible to incline at an arbitrary angle with respect to the surface of the substrate and mount it in an arbitrary direction with the face plate of the mounting substrate.
[0034]
Further, in this case, the optical component is aligned with the extension line passing through the center of the longitudinal direction of the smallest unit of the groove for mounting the optical fiber in a direction perpendicular to the center line of the divided groove for mounting the optical fiber. By forming the marker for this purpose at the same time as the groove for mounting the optical fiber by anisotropic etching, the position of the marker can be prevented from changing even if an error occurs in the crystal orientation of the mounting substrate.
[0035]
In addition, in an optical transmission module for mounting a plurality of optical components on the same mounting substrate, an optical fiber holding substrate having a groove for aligning optical fibers and a recess sufficient to cover the optical device is formed, and the optical device and the optical fiber are formed. The optical substrate can be hermetically sealed at the same time as fixing the optical fiber by adhering the mounting substrate and the optical fiber holding substrate with an insulating material so as to surround the optical coupling portion.
In this case, when a (100) silicon substrate is used as the mounting substrate and the optical fiber holding substrate and the grooves for aligning the optical fibers and the recesses covering the optical elements are anisotropically etched, an accurate shape can be easily realized.
[0036]
【Example】
Examples of the present invention will be described below.
(First embodiment)
1A and 1B are configuration explanatory views of the optical transmission module of the first embodiment, in which FIG. 1A is a perspective view, FIG. 1B is an explanatory view of another rotation alignment marker, and FIG.
In this figure, 1 is a silicon mounting substrate, 2 is SiO 2 Membrane, 3 is a metal layer for electrodes, 4 is an alignment marker, 5 is a rotation alignment marker, 6 is a solder layer, 7 is an optical fiber mounting groove, 7 11 , 7 21 , 7 31 , 7 12 , 7 22 , 7 32 Is an optical element, 9 is an optical element side marker, 10 is an Au layer, and 11 is an optical fiber.
[0037]
In this embodiment, as shown in FIG. 1A,
Further, an optical
[0038]
In the case of assembling, the
Also, the
[0039]
2 and 3 are explanatory diagrams of the manufacturing process of the optical transmission module according to the first embodiment, and (A) to (D) show the respective processes.
In this figure, 1 is a silicon mounting substrate, 1 1 Is ground connection, 2 is SiO 2 Membrane, 3 is electrode metal layer, 4 is an alignment marker, 5 is a rotation alignment marker, 6 is a solder layer, 7 is an optical fiber mounting groove, 7 11 , 7 21 , 7 31 , 7 41 , 7 12 , 7 22 , 7 32 , 7 42 Is a ridge, 8 is an optical element, 8 1 Is an optical element ground electrode, 10 is an Au layer, 11 is an optical fiber, 12 is a gold bonding wire, 13 is an optical fiber holding substrate, 13 1 Is a V-shaped groove.
The manufacturing method of the optical transmission module of the first embodiment will be described with reference to this manufacturing process explanatory diagram.
[0040]
First step (see FIG. 2A)
For example, a
[0041]
Then this SiO 2 A photoresist film is formed on the
[0042]
Here, the size of the
Further, the minimum division unit of the pattern of the optical
[0043]
SiO exposed in resist mask opening 2 CF film 2 4 A
[0044]
Second step (see FIG. 2B)
SiO with shaped opening 2 Using the
In addition, the
[0045]
Third step (see FIG. 3C)
Next, a titanium layer having a thickness of 500 mm and a gold layer having a thickness of 5000 mm are sequentially laminated by using an electron beam evaporation method to form a laminated metal layer on the surface of the
Thereafter, a
[0046]
Fourth step (see FIG. 3D)
The optical element 8 (see FIG. 1) having the optical
Next, the optical
Finally, the
[0047]
According to this embodiment, the marker that can be formed with an accuracy of 1 μm or less by photolithography technology is arranged so as not to be hidden in the process of aligning and mounting, so that alignment by visible light becomes possible, and the silicon mounting substrate If the alignment marker and the optical element side marker are aligned while observing with a microscope, the alignment can be performed with high accuracy of 1 μm or less, and the working efficiency is improved.
[0048]
In this case, as shown in FIG. 1 (B), the
[0049]
Further, the
[0050]
For example, when the optical
As a result, restrictions on manufacturing the mounting substrate can be relaxed, and reproducibility of the optical fiber mounting accuracy can be ensured.
[0051]
(Second embodiment)
4A and 4B are configuration explanatory views of the optical transmission module according to the second embodiment, in which FIG. 4A is a perspective view, and FIG. 4B and FIG.
In this figure, 1 is a silicon mounting substrate, 2 is SiO 2 Membrane, 3 is electrode metal layer, 4 is an alignment marker, 5 is a rotation alignment marker, 6 is a solder layer, 7 is an optical fiber mounting groove, 7 11 , 7 21 , 7 31 , 7 12 , 7 22 , 7 32 Is an optical element, 9 is an optical element side marker, 10 is an Au layer, 11 is an optical fiber, and 14 is a hill.
[0052]
In the optical transmission module of this embodiment, as shown in FIG. 4 (A), an
An optical
[0053]
When this is assembled, as shown in FIGS. 4B and 4C, the
Also, a number of
[0054]
In this case, since the film thickness of the
[0055]
In this case, the height of the
[0056]
(Third embodiment)
FIG. 5 is an explanatory diagram of a part of the optical transmission module according to the third embodiment.
In this figure, 1 is a silicon mounting substrate, 3 is a metal layer for electrodes, 6 is a solder layer, 7 is an optical fiber mounting groove, 7 11 , 7 21 , 7 31 , 7 41 , 7 12 , 7 22 , 7 32 , 7 42 Is a ridge, and 11 is an optical fiber.
[0057]
In this embodiment, the
And the protruding
[0058]
(Fourth embodiment)
FIG. 6 is an explanatory diagram of a part of the optical transmission module according to the fourth embodiment.
In this figure, 1 is a silicon mounting substrate, 3 is a metal layer for electrodes, 6 is a solder layer, 7 is an optical fiber mounting groove, 7 11 , 7 21 , 7 31 , 7 41 , 7 12 , 7 22 , 7 32 , 7 42 Is a ridge, and 11 is an optical fiber.
[0059]
In this embodiment, the
And the protruding
[0060]
(5th Example)
In the optical transmission module of the third embodiment (see FIG. 5), the convex strips facing the optical
[0061]
(Sixth embodiment)
FIG. 7 is an explanatory diagram of a part of the optical transmission module according to the sixth embodiment, in which (A) is a perspective view and (B) is a plan view.
In this figure, 1 is a silicon mounting substrate, 3 is an electrode metal layer, 4 is an alignment marker, 6 is a solder layer, 7 is an optical fiber mounting groove, 7 11 , 7 21 , 7 31 , 7 41 , 7 12 , 7 22 , 7 32 , 7 42 Is an optical element, 9 is an optical element side marker, and 10 is an Au layer.
[0062]
In this embodiment, the
[0063]
If the
Accordingly, when the optical
[0064]
(Seventh embodiment)
8, FIG. 9, and FIG. 10 are explanatory diagrams of the manufacturing process of the optical transmission module of the seventh embodiment, and (A) to (E) show each process.
In this figure, 1 is a silicon mounting substrate, 1 1 Is ground connection, 2 and 15 are SiO 2 Membrane, 3 is a metal layer for electrodes, 4 is an alignment marker, 5 is a rotation alignment marker, 6 is a solder layer, 7 is an optical fiber mounting groove, 7 11 , 7 21 , 7 31 , 7 41 , 7 12 , 7 22 , 7 32 , 7 42 Is a ridge, 8 is an optical element, 8 1 Is an optical element ground electrode, 9 is an optical element side marker, 11 is an optical fiber, 12 is a gold bonding wire, 16 is a metal layer, 17 is a sealing container and optical fiber holding substrate, 17 1 Is a sealing container and optical fiber holding substrate adhesion region.
The manufacturing method of the optical transmission module of the seventh embodiment will be described with reference to the manufacturing process explanatory diagram.
[0065]
First step (see FIG. 8A)
A (100)
[0066]
Second step (see FIG. 8B)
About 4 μm
[0067]
Third step (see FIG. 9C)
Next, a titanium layer having a thickness of 500 mm and a gold layer having a thickness of 5000 mm are sequentially laminated by an electron beam evaporation method to form a
[0068]
Fourth step (see FIG. 9D)
Thereafter, the
[0069]
5th process (refer FIG.10 (E)).
The
Next, an optical
[0070]
Next, the
In this case, the
[0071]
In each of the above embodiments, a silicon substrate is used as the silicon mounting substrate, the optical fiber holding substrate, and the sealing container / optical fiber holding substrate, and the alignment marker, the rotation alignment marker, and the optical fiber supporting groove are anisotropically etched. The cross section used may be formed by a V-shaped groove.
[0072]
【The invention's effect】
As described above, according to the optical transmission module of the present invention, it is possible to position a plurality of optical components on the mounting substrate with high accuracy and assemble with high reproducibility, and to seal the optical element in an airtight manner. Since the manufacturing process of the transmission module can be simplified, it greatly contributes to high reliability, miniaturization, mass productivity, and cost reduction of the optical transmission module.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is an explanatory diagram of a configuration of an optical transmission module according to a first embodiment, in which (A) is a perspective view, (B) is an explanatory diagram of another rotation alignment marker, and (C) is an alignment explanatory diagram.
FIG. 2 is an explanatory diagram (1) of a manufacturing process of the optical transmission module according to the first embodiment, and (A) and (B) show each process.
FIG. 3 is an explanatory diagram (2) of a manufacturing process of the optical transmission module according to the first embodiment, and (C) and (D) show the respective processes.
4A and 4B are configuration explanatory views of an optical transmission module according to a second embodiment, in which FIG. 4A is a perspective view, and FIG. 4B and FIG.
FIG. 5 is an explanatory diagram of a part of the optical transmission module according to a third embodiment.
FIG. 6 is an explanatory diagram of a part of the optical transmission module according to a fourth embodiment.
7A and 7B are explanatory diagrams of a part of the optical transmission module according to the sixth embodiment, in which FIG. 7A is a perspective view and FIG. 7B is a plan view.
FIG. 8 is an explanatory diagram (1) of a manufacturing process of the optical transmission module according to the seventh embodiment, and (A) and (B) show each process.
FIG. 9 is an explanatory diagram (2) of a manufacturing process of the optical transmission module according to the seventh embodiment, and (C) and (D) show the respective processes.
FIG. 10 is an explanatory diagram (3) of a manufacturing process of the optical transmission module according to the seventh embodiment, and (E) shows each process.
FIG. 11 is a configuration explanatory diagram (1) of a conventional optical transmission module.
FIG. 12 is a configuration explanatory diagram (2) of a conventional optical transmission module.
FIGS. 13A and 13B are configuration explanatory views (3) of a conventional optical transmission module, in which FIG. 13A is a perspective view and FIG. 13B is an enlarged plan view.
[Explanation of symbols]
1 Silicon mounting substrate
1 1 Earth connection
2,15 SiO 2 film
3 Metal layers for electrodes
4 Alignment marker
5 Rotation alignment marker
6 Solder layer
7 Optical fiber mounting groove
7 11 , 7 21 , 7 31 , 7 41 , 7 12 , 7 22 , 7 32 , 7 42 Ridge
8 optical elements
8 1 Optical element ground electrode
9 Optical element side marker
10 Au layer
11 Optical fiber
12 Gold bonding wire
13 Optical fiber holding substrate
13 1 V-shaped groove
14 High ground
16 metal layers
17 Sealing container and optical fiber holding substrate
17 1 Sealing container and optical fiber holding substrate bonding area
Claims (5)
光ファイバを実装する溝内の光ファイバ支持部分が分割され、且つ、該光ファイバ支持部分の横断面がV型を成すと共に徐々に拡幅されて該光ファイバが該実装基板の表面に対し傾斜して実装されてなること
を特徴とする光伝送モジュール。 In an optical transmission module that mounts multiple optical components on the same mounting board,
The optical fiber support portion in the groove for mounting the optical fiber is divided, and the cross section of the optical fiber support portion forms a V shape and is gradually widened so that the optical fiber is inclined with respect to the surface of the mounting substrate. the optical transmission module characterized by comprising implemented Te.
光ファイバを実装する溝内の光ファイバ支持部分が分割され、且つ、該分割された光ファイバ支持部分をもつ溝は該実装基板の面内で所要の方向に徐々にずらせて設置され、該光ファイバが該実装基板の面内で前記所要の方向に向けて実装されてなること
を特徴とする光伝送モジュール。 In an optical transmission module that mounts multiple optical components on the same mounting board,
The optical fiber support portion in the groove for mounting the optical fiber is divided, and the groove having the divided optical fiber support portion is installed by gradually shifting in the required direction in the surface of the mounting substrate. An optical transmission module , wherein a fiber is mounted in the required direction within a surface of the mounting substrate .
光ファイバを実装する溝内の光ファイバ支持部分が分割され、且つ、該光ファイバ支持部分の溝の幅は徐々に拡幅されると共に該実装基板の面内で所要の方向に徐々にずらせて設置され、該光ファイバは該実装基板の面内で所要の方向に向け、また、所要の角度で傾斜して実装されてなること
を特徴とする光伝送モジュール。 In an optical transmission module that mounts multiple optical components on the same mounting board,
The optical fiber support portion in the groove for mounting the optical fiber is divided, and the width of the groove of the optical fiber support portion is gradually widened and is gradually shifted in the required direction within the surface of the mounting substrate. The optical transmission module, wherein the optical fiber is mounted in a required direction within the surface of the mounting substrate and inclined at a required angle .
光ファイバを実装する溝内の光ファイバ支持部分を分割し、
該分割された光ファイバ支持部分の中心線に対し垂直方向、且つ、光ファイバを実装する溝の最小単位の長手方向中心を通る延長線上に光部品を位置合わせする為のマーカが異方性エッチングで形成されてなること
を特徴とする光伝送モジュール。In an optical transmission module that mounts multiple optical components on the same mounting board,
Dividing the optical fiber support part in the groove for mounting the optical fiber ,
Markers for aligning optical components perpendicular to the center line of the divided optical fiber support portion and on the extension line passing through the longitudinal center of the smallest unit of the groove for mounting the optical fiber are anisotropically etched. the optical transmission module, characterized in that in consists formed.
光ファイバを整列する溝および光素子を覆うのに充分な凹部を有する光ファイバ押さえ基板が光素子と光ファイバとの光結合部を囲み絶縁材料を介して実装基板に接着されて光ファイバが固定されると共に光素子が気密封止されてなること
を特徴とする請求項1乃至請求項4の何れか1記載の光伝送モジュール。In an optical transmission module that mounts multiple optical components on the same mounting board,
An optical fiber holding substrate having a groove for aligning optical fibers and a recess sufficient to cover the optical element surrounds the optical coupling portion between the optical element and the optical fiber, and is bonded to the mounting substrate via an insulating material to fix the optical fiber. The optical transmission module according to any one of claims 1 to 4, wherein the optical element is hermetically sealed .
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