JP4062403B2

JP4062403B2 - 光モジュールの製造方法

Info

Publication number: JP4062403B2
Application number: JP2001340541A
Authority: JP
Inventors: 知永小林
Original assignee: Seiko Epson Corp
Current assignee: Seiko Epson Corp
Priority date: 2001-11-06
Filing date: 2001-11-06
Publication date: 2008-03-19
Anticipated expiration: 2021-11-06
Also published as: JP2003140008A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、光モジュール及びその製造方法並びに光伝達装置に関する。
【０００２】
【発明の背景】
近年、情報通信が高速化・大容量化の傾向にあり、光通信の開発が進んでいる。光通信では、電気信号を光信号に変換し、光信号を光ファイバで送信し、受信した光信号を電気信号に変換する。電気信号と光信号との変換は光素子によって行われる。光素子は、光の出射口又は入射口を有するため、光ファイバを取り付ける前に樹脂封止を設けることが難しい。しかしながら、光ファイバを取り付ける前に樹脂封止を行うことができれば、製造工程を円滑化することができる。
【０００３】
本発明は、従来の問題点を解決するものであり、その目的は、光導波路を取り付ける前に樹脂封止を行えるようにすることにある。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
（１）本発明に係る光モジュールの製造方法は、（ａ）光学的部分を有する光素子を、貫通穴を有する基板に実装し、
（ｂ）少なくとも前記光素子と前記基板の間に樹脂を設け、
（ｃ）前記樹脂が設けられた後に、前記貫通穴に向けて光導波路を取り付けることを含み、
前記（ａ）工程で、前記光学的部分を前記貫通穴に向けて前記光素子を配置し、
前記（ｂ）工程は、前記樹脂が前記貫通穴に入り込むことを避けて行う。
【０００５】
本発明によれば、光の伝送に必要な貫通穴を塞がないように、しかも、光導波路を取り付ける前に樹脂を設けることができる。この樹脂によって、光素子と基板の接続信頼性を向上させることができる。
【０００６】
（２）この光モジュールの製造方法において、
前記（ｂ）工程の前に、前記貫通穴を塞いでおいてもよい。
【０００７】
（３）この光モジュールの製造方法において、
前記貫通穴を塞ぐ工程は、前記基板に変形可能シートを重ねて、前記貫通穴を介して前記変形可能シートを吸引し、前記貫通穴から前記光学的部分に至るまで前記変形可能シートの一部を入り込ませて行ってもよい。
【０００８】
ここで、変形可能シートとは、弾性変形するシートであってもよいし、可塑変形するシートであってもよい。
【０００９】
（４）この光モジュールの製造方法において、
前記（ｂ）工程の後に、前記変形可能シートを除去してもよい。
【００１０】
（５）この光モジュールの製造方法において、
前記貫通穴を塞ぐ工程は、前記貫通穴から前記光学的部分に至る領域に充填剤を設けて行ってもよい。
【００１１】
（６）この光モジュールの製造方法において、
前記（ｂ）工程の後に、前記充填剤を除去してもよい。
【００１２】
（７）この光モジュールの製造方法において、
前記（ｂ）工程を、前記貫通穴から前記光学的部分に至るように流体を供給しながら行ってもよい。
【００１３】
ここで、流体とは、気体又は液体のいずれであってもよい。
【００１４】
（８）この光モジュールの製造方法において、
前記（ｂ）工程で、前記光素子を覆うように前記樹脂を設けてもよい。
【００１５】
（９）この光モジュールの製造方法において、
前記（ｂ）工程で、前記光素子における前記基板とは反対側面を避けて前記樹脂を設けてもよい。
【００１６】
（１０）本発明に係る光モジュールは、上記方法によって製造されたものである。
【００１７】
（１１）本発明に係る光伝達装置は、光モジュールを有し、前記光導波路の両端部のそれぞれに前記光素子が取り付けられてなる。
【００１８】
（１２）この光伝達装置は、前記光導波路の両端部のそれぞれに設けられたプラグをさらに有してもよい。
【００１９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の好適な実施の形態について図面を参照して説明する。
【００２０】
（第１の実施の形態）
図１（Ａ）〜図２（Ｃ）は、本発明を適用した第１の実施の形態に係る光モジュールの製造方法を説明する図である。光モジュールの製造方法では、光素子１０を使用する。光素子１０は、少なくとも１つ（図１の例では複数）の光学的部分１２を有する。光素子１０は、発光素子であっても受光素子であってもよい。発光素子の一例として面発光素子、特に面発光レーザを使用することができる。面発光レーザなどの面発光素子は、表面から垂直方向に光を発する。光素子１０が発光素子であるときは、光学的部分１２は発光部であり、光素子１０が受光素子であるときは、光学的部分１２は受光部である。複数の光学的部分１２は、同じピッチで配置されている。ここで、同じピッチとは、要求される精度の範囲内で同一であること（実質的同一）を意味する。複数の光学的部分１２を有する光素子１０によれば、光学的部分１２のピッチを調整する必要がない。変形例として、１つの光学的部分を有する複数の光素子を用意し、光学的部分のピッチが同じになるように、各光素子を配置してもよい。その場合、同じ構成の複数の光素子を使用することが好ましい。
【００２１】
光素子１０は、少なくとも１つ（例えば複数）の電極１４を有する。図１に示す例では、電極１４は、バンプ（金又はハンダ等）を含む。光素子１０における光学的部分１２が形成された面のみに電極１４が形成されていてもよいし、光学的部分１２が形成された面及びそれ以外の面（例えば反対面）に電極１４が形成されていてもよい。
【００２２】
図１（Ａ）に示すように、光素子１０を基板２０に実装する。基板２０は、少なくとも１つ（例えば複数）の貫通穴２２を有する。貫通穴２２は、基板２０の表面に垂直に形成されていてもよい。貫通穴２２の数は、光学的部分１２の数に等しい。光素子１０は、光学的部分１２を基板２０側（詳しくは貫通穴２２）に向けて配置する。基板２０には、配線パターン２４が形成されている。光素子１０の電極１４は、配線パターン２４（例えばそのランド）に接合されている。本実施の形態では、光素子１０は基板２０にフェースダウンボンディングされている。電極１４と配線パターン２４（詳しくはそのランド）の接合には、金属接合を適用したり、ハンダ等のろう材を使用する。本発明は、電極１４と配線パターン２４とをワイヤ等で電気的に接続することを除くものではない。また、変形例として、フェースアップボンディング構造を適用してもよい。
【００２３】
光素子１０における光学的部分１２が形成された面と基板２０における配線パターン２４が形成された面との間には、図１（Ａ）に示すように、隙間（詳しくは気体又は液体の流路）を形成する。隙間の形成には、電極１４及び配線パターン２４の厚み（高さ）を利用してもよい。なお、光素子１０と基板２０との間に隙間があれば、両者の一部が接触していてもよい。
【００２４】
図１（Ｂ）に示すように、基板２０上にシート３０を配置する（又は重ねる）。詳しくは、基板２０における光素子１０が実装された面とは反対側の面にシート３０を載せる。シート３０によって貫通穴２２を塞ぐ。シート３０は、基板２０に貼り付けてもよいし、基板２０に載せるだけでもよい。シート３０は、変形可能なもの（例えば熱可塑性樹脂で形成されたもの）である。シート３０は、弾性変形するものであってもよいし、塑性変形するものであってもよい。
【００２５】
そして、シート３０の一部を貫通穴２２内に吸引する。例えば、シート３０を貫通穴２２内に真空引きする。詳しくは、基板２０における光素子１０が実装された側に、チャンバ３２を形成し、チャンバ３２内を真空にする。こうして、図１（Ｃ）に示すように、シート３０の一部を貫通穴２２内に入り込ませることができる。すなわち、貫通穴２２をシート３０の一部分３４で塞ぐことができる。なお、シート３０は、貫通穴２２内に位置する部分のみが延伸して貫通穴２２に入り込んでもよい。この場合、シート３０は基板２０に接着（例えば剥離可能な仮接着）しておいてもよい。あるいは、シート３０における貫通穴２２の外側に位置する部分も、貫通穴２２内に引きずり込まれてもよい。この場合は、シート３０を基板２０に載せるだけにしておいてもよい。
【００２６】
シート３０における貫通穴２２に入り込んだ部分３４は、光学的部分１２（例えばその表面全体）と接触していてもよい。シート３０の一部分３４は、図１（Ｃ）に示す例では、幅又は直径において、貫通穴２２よりも大きくなっているが、貫通穴２２と同じであってもよいし、貫通穴２２よりも小さくてもよい。シート３０の一部分３４は、図１（Ｃ）に示すように、その先端部が丸く（曲面に）なっている。
【００２７】
図２（Ａ）に示すように、少なくとも光素子１０と基板２０との間に樹脂４０を設ける。ここで、光素子１０と基板２０との間とは、光素子１０のいずれかの面と、基板２０のいずれかの面との間をいう。図２（Ａ）に示す例では、光素子１０を樹脂４０によって封止している。樹脂４０は、モールド工程又はポッティング工程のいずれによって設けてもよい。樹脂４０は、電極１４と配線パターン２４との接合部も覆う。樹脂４０は、光素子１０及び基板２０の対向する面の間にも充填される。樹脂４０は、シート３０の一部分３４に接触（又は密着）してもよい。ただし、基板２０の貫通穴２２には、シート３０の一部分３４が入り込んでいるので、樹脂４０は、貫通穴２２には入り込まない。すなわち、樹脂４０を設ける工程は、貫通穴２２に入り込むことを避けて行われる。樹脂４０が遮光性（詳しくは光学的部分１２が反応する波長の光を遮断する性質）を有していれば、光学的部分１２に、樹脂４０を通して外部光が入ることを防止できる。
【００２８】
図２（Ｂ）に示すように、シート３０を基板２０から除去する。また、樹脂４０から、シート３０の一部分３４を取り出す。そうすると、樹脂４０には、シート３０の一部分３４に対応した穴４２が形成される。シート３０の一部分３４が光学的部分１２に接触していた場合、穴４２内に光学的部分１２が露出する。シート３０の一部分３４の先端部が丸く（曲面に）なっていた場合、樹脂４０の穴４２も、丸い（カーブした）内面を有する。
【００２９】
図２（Ｃ）に示すように、基板２０に光導波路５０を取り付ける。詳しくは、基板２０の貫通穴２２に光導波路５０（その先端部）を挿入する。光導波路５０は、光信号を伝搬させるための伝送線路である。光導波路５０の断面は、円形又は楕円形であることが多い。本実施の形態では、光導波路５０は、光ファイバである。光ファイバはコアとクラッドで構成されている。光ファイバの材料は、石英ガラス又はプラスチックのいずれでもよい。光ファイバは、ジャケットで被覆されて光ファイバケーブルを構成してもよい。光導波路５０は、その先端面を光学的部分１２に向けて配置する。
【００３０】
光導波路５０（その先端部）は、樹脂４０の穴４２にも挿入する。図２（Ｂ）に示す穴４２は、光学的部分１２に近い位置の大きさ（幅又は内径）が、貫通穴２２の大きさ（幅又は内径）よりも小さくなっている。したがって、光導波路５０の先端部は、光学的部分１２に接触せずに、穴４２の内面に当たって止まるようになっている。これにより、光学的部分１２が保護される。
【００３１】
以上の工程を経て、光モジュールを製造することができる。本実施の形態によれば、光導波路５０を取り付ける前に樹脂４０を設けるが、光学的部分１２を避けて樹脂４０を設けることができる。したがって、製造工程を円滑に行うことができる。
【００３２】
（第２の実施の形態）
図３（Ａ）〜図３（Ｃ）は、本発明を適用した第２の実施の形態に係る光モジュールの製造方法を説明する図である。本実施の形態において、第１の実施の形態で説明した構成要素と同一のものには同一の符号を付けて説明を省略する。
【００３３】
本実施の形態では、図３（Ａ）に示すように、基板２０の貫通穴２２に充填剤６０を設ける。充填剤６０は、樹脂（例えば、シリコーン樹脂やレジストとして使用される樹脂）であってもよい。充填剤６０は、例えばシリコーンゲルのようにゲル状であってもよい。充填剤６０は、光素子１０を基板２０に実装した後に設けてもよい。その場合、充填剤６０は、貫通穴２２から光学的部分１２に至る領域にも設ける。充填剤６０は、基板２０における光素子１０が実装された面とは反対側面から、貫通穴２２を通じて設けてもよい。そして、光素子１０及び基板２０の対向する面の間に充填剤６０を設ける。そして、貫通穴２２を塞ぐ。また、光学的部分１２が充填剤６０によって覆われる。充填剤６０は、図３（Ａ）に示すように、基板２０における光素子１０が実装された面とは反対側の面から盛り上がるように設けてもよい。充填剤６０は、電極１４及び配線パターン２４の接合部を避けて設けてもよい。
【００３４】
図３（Ｂ）に示すように、樹脂４０（第１の実施の形態で説明した。）を設ける。すでに、貫通穴２２に充填剤６０が設けてあるので、樹脂４０が貫通穴２２に入ることはない。また、充填剤６０が光学的部分１２を覆っていれば、樹脂４０が光学的部分１２を覆うこともない。充填剤６０が、電極１４及び配線パターン２４の接合部を避けて設けてあれば、電極１４及び配線パターン２４の接合部は、樹脂４０によって覆われる。
【００３５】
図３（Ｃ）に示すように、充填剤６０を除去する。充填剤６０の除去は、水又は有機溶剤によって行ってもよい。充填剤６０は、貫通穴２２から除去される。また、充填剤６０は、光学的部分１２上及びその上方から除去される。そして、光学的部分１２は、貫通穴２２内で露出する。樹脂４０には、凹部４４が形成される。凹部４４は、光素子１０における光学的部分１２が形成された面上に形成される。凹部４４内に光学的部分１２が配置される。
【００３６】
その後、図２（Ｃ）に示すように、光導波路５０を取り付ける。以上の工程を経て、光モジュールを製造することができる。本実施の形態によれば、光導波路５０を取り付ける前に樹脂４０を設けるが、光学的部分１２を避けて樹脂４０を設けることができる。したがって、製造工程を円滑に行うことができる。
【００３７】
（第３の実施の形態）
図４は、本発明を適用した第３の実施の形態に係る光モジュールの製造方法を説明する図である。本実施の形態では、図３（Ａ）に示す充填剤６０の代わりに、充填剤６２を使用する。充填剤６２は、光透過性を有する。充填剤６２として、光導波路５０を構成する材料と同じ屈折率を有する材料を使用してもよい。充填剤６２として、屈折率調整剤を使用してもよい。この例では、充填剤６２が設けられる位置は、貫通穴２２を避けている点を除き、図３（Ａ）に示す充填剤６０と同じであってもよい。例えば、図３（Ａ）に示す充填剤６０と同じように、貫通穴２２内にも充填剤６２を設け、その後貫通穴２２から充填剤６２を除去してもよい。図４に示す例では、基板２０における光素子１０が実装された面とは反対側の面に、充填剤６２が付着していないが、これが付着していてもよい。その他の詳細は、充填剤６０について説明した内容が該当する。本実施の形態では、充填剤６２を残したまま、光導波路５０を取り付ける。光学的部分１２と光導波路５０との間に充填剤６２が設けられる。これによれば、充填剤６２を除去する工程がないので、光モジュールの製造工程を簡略化することができる。
【００３８】
（第４の実施の形態）
図５は、本発明を適用した第４の実施の形態に係る光モジュールの製造方法を説明する図である。本実施の形態では、樹脂４０を、光素子１０における基板２０とは反対側の面を避けて設ける。すなわち、光素子１０の側面に、樹脂４０のフィレットを形成する。これ以外の内容は、第２の実施の形態で説明した内容と同じである。本実施の形態によれば、光素子１０における基板２０とは反対側の面が、樹脂４０によって覆われずに露出する。したがって、光素子１０の放熱効果が得られる。また、樹脂４０から露出した面に電極（パッド）が形成されている場合には、電気的な接続を図ることができる。
【００３９】
（第５の実施の形態）
図６は、本発明を適用した第５の実施の形態に係る光モジュールの製造方法を説明する図である。本実施の形態では、第２の実施の形態で説明した充填剤６０を設ける代わりに、貫通穴２２から光学的部分１２に至るように流体（気体（例えば空気）又は液体）を供給しながら、樹脂４０を設ける。例えば、基板２０における光素子１０が実装された側に、チャンバ６４を形成し、チャンバ６４内に流体を供給する。そして、貫通穴２２から流体を送り込む。この状態で樹脂４０を設けると、貫通穴２２の内部及び貫通穴２２から光学的部分１２に至る領域に、樹脂４０が行き渡らなくなる。こうして、樹脂４０を、貫通穴２２内を避けて、かつ、光学的部分１２上及びその上方を避けて設けることができる。
【００４０】
その後、図２（Ｃ）に示すように、光導波路５０を取り付ける。以上の工程を経て、光モジュールを製造することができる。本実施の形態によれば、光導波路５０を取り付ける前に樹脂４０を設けるが、光学的部分１２を避けて樹脂４０を設けることができる。したがって、製造工程を円滑に行うことができる。
【００４１】
図７（Ａ）は、本発明を適用した実施の形態に係る光伝達装置を示す図である。光伝達装置１００は、コンピュータ、ディスプレイ、記憶装置、プリンタ等の電子機器１０２を相互に接続するものである。電子機器１０２は、情報通信機器であってもよい。光伝達装置１００は、ケーブル１０４の両端にプラグ１０６が設けられたものであってもよい。ケーブル１０４は、複数の光導波路５０（図２（Ｃ）参照）を含む。各光導波路５０の一方の端部に発光素子が位置合わせされ、他方の端部に受光素子が位置合わせされている。発光素子又は受光素子（少なくとも一方は上述した光素子１０に相当する。）は、図１に示す基板２０に取り付けられている。いずれかの電子機器１０２から出力された電気信号は、発光素子によって光信号に変換され、光信号は光導波路５０を伝わり、受光素子によって電気信号に変換される。電気信号は、他の電子機器１０２に入力される。こうして、本実施の形態に係る光伝達装置１００によれば、光信号によって、電子機器１０２の情報伝達を行うことができる。
【００４２】
図７（Ｂ）は、本発明を適用した実施の形態に係る光伝達装置を示す図である。本実施の形態に係る光伝達装置は、第１の実施の形態の変形例に係る光モジュールを有する。図７（Ｂ）において光導波路５０は、樹脂４０の穴４２に挿入されていない。また、光導波路５０は、基板２０の貫通穴２２に挿入されていない。光導波路５０の先端面は、基板２０における光素子１０が実装された面とは反対側の面と面一の位置に配置されている。この状態で、光導波路５０が固定されてコネクタ７０が形成されている。
【００４３】
図８は、本発明を適用した実施の形態に係る光伝達装置の使用形態を示す図である。光伝達装置１１２は、電子機器１１０間を接続する。電子機器１１０として、液晶表示モニター又はディジタル対応のＣＲＴ（金融、通信販売、医療、教育の分野で使用されることがある。）、液晶プロジェクタ、プラズマディスプレイパネル（ＰＤＰ）、ディジタルＴＶ、小売店のレジ（ＰＯＳ（Point of Sale Scanning）用）、ビデオ、チューナー、ゲーム装置、プリンター等が挙げられる。
【００４４】
本発明は、上述した実施の形態に限定されるものではなく、種々の変形が可能である。例えば、本発明は、実施の形態で説明した構成と実質的に同一の構成（例えば、機能、方法及び結果が同一の構成、あるいは目的及び結果が同一の構成）を含む。また、本発明は、実施の形態で説明した構成の本質的でない部分を置き換えた構成を含む。また、本発明は、実施の形態で説明した構成と同一の作用効果を奏する構成又は同一の目的を達成することができる構成を含む。また、本発明は、実施の形態で説明した構成に公知技術を付加した構成を含む。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１（Ａ）〜図１（Ｃ）は、本発明を適用した第１の実施の形態に係る光モジュールの製造方法を説明する図である。
【図２】図２（Ａ）〜図２（Ｃ）は、本発明を適用した第１の実施の形態に係る光モジュールの製造方法を説明する図である。
【図３】図３（Ａ）〜図３（Ｃ）は、本発明を適用した第２の実施の形態に係る光モジュールの製造方法を説明する図である。
【図４】図４は、本発明を適用した第３の実施の形態に係る光モジュールの製造方法を説明する図である。
【図５】図５は、本発明を適用した第４の実施の形態に係る光モジュールの製造方法を説明する図である。
【図６】図６は、本発明を適用した第５の実施の形態に係る光モジュールの製造方法を説明する図である。
【図７】図７（Ａ）及び図７（Ｂ）は、本発明を適用した実施の形態に係る光伝達装置を示す図である。
【図８】図８は、本発明を適用した実施の形態に係る光伝達装置の使用形態を示す図である。
【符号の説明】
１０光素子
１２光学的部分
２０基板
２２貫通穴
３０シート
４０樹脂
５０光導波路
６０充填剤

Claims

（ａ）電気信号と光信号との変換を行う、光学的部分を有する光素子を、貫通穴を有する基板に実装し、前記貫通穴から前記光学的部分に至る領域に充填剤を設けて前記貫通穴を塞いだ後に、
（ｂ）少なくとも前記光素子と前記基板の間に樹脂を設け、
（ｃ）前記樹脂が設けられた後に、前記充填剤を除去して前記貫通穴に向けて光導波路を取り付けることを含み、
前記（ａ）工程で、前記光学的部分を前記貫通穴に向けて前記光素子を配置する光モジュールの製造方法。
請求項１記載の光モジュールの製造方法において、
前記（ｂ）工程で、前記光素子を覆うように前記樹脂を設ける光モジュールの製造方法。
請求項１又は２記載の光モジュールの製造方法において、
前記（ｂ）工程で、前記光素子における前記基板とは反対側面を避けて前記樹脂を設ける光モジュールの製造方法。