JP4062705B2 - 半導体光学部品及びその製造方法 - Google Patents

Description

本発明は半導体光学部品に関し、特に光ファイバーと光学素子とを組合せ且つその光学素子に接続された１対の電極を形成した光通信用半導体光学部品に関する。

光通信網の普及に伴い、伝送容量の拡大が要求されている。近年では、伝送容量を飛躍的に増大できるＷＤＭ方式を利用した光通信システムが普及しはじめている。このＷＤＭを実現するためには、波長の異なる複数個の発光素子（ＬＤまたはＬＥＤ）と波長毎の光信号を受光できる複数個の受光素子（ＰＤ）が必要となる。特許文献１には、典型的な光半導体受信モジュールが記載されている。
特開２００３−２９５００３号公報

従来の光モジュールは、特許文献１に開示されたもののように、光ファイバー径（φ０．１２５ｍｍ〜φ１ｍｍ程度）と比較してパッケージサイズ（数ｍｍ〜数十ｍｍ程度）が極端に大きい。そのため、複数個の光モジュールを実装する場合、パッケージサイズに制約され、光モジュールの高密度実装が困難であるという問題があった。

受光モジュールでは、高密度実装を実現するために、複数のＰＤが並んだＰＤアレイを使用する場合が多い。この場合、高密度実装が容易になるため利用価値が高いのだが、当該ＰＤアレイを気密封止することが困難である、と言う問題があった。光通信用のＰＤはＩｎＰエピウェハを使用しているため、高湿度雰囲気下で使用すると短寿命になると言う欠点がある。そのため、気密封止して高湿度雰囲気下にさらさないことが重要になる。

請求項１の半導体光学部品は、光ファイバーの一端部分に外嵌装着された電極配線ガイドと、前記電極配線ガイドの光ファイバー挿入側の面と対向する面に固定された半導体光学素子とを備え、前記電極配線ガイドは、上下１対の金属板と、これら金属板の間に位置する絶縁層と、この絶縁層に対応する電極配線ガイドの中段部に形成されて光ファイバーの一端部分が導入される貫通孔とを備えると共に外形が直方体状に形成され、前記電極配線ガイドの１対の金属板と半導体光学素子の電極が電気的に接続されたこと特徴としている。

請求項２の半導体光学部品は、請求項１の発明において、前記半導体光学素子近傍を低融点ガラス又は合成樹脂からなる絶縁性物質で覆ったことを特徴としている。

請求項３の半導体光学部品は、請求項１の発明において、前記半導体光学素子近傍を合成樹脂で覆い、その合成樹脂の上から低融点ガラスで覆ったことを特徴としている。

請求項４の半導体光学部品は、請求項１〜３の何れかの発明において、前記半導体光学素子が受光素子であることを特徴としている。

請求項５の半導体光学部品は、請求項１の発明において、前記半導体光学素子近傍に蓋を被せて気密封止することを特徴としている。

請求項１の発明によれば、従来の光モジュールよりも高密度実装が可能であり、気密封止も可能である。また、電極配線ガイドに半導体光学素子を固定してから光ファイバーに電極配線ガイドを固定することが可能となるため、実装が比較的容易になる。しかも、電極配線ガイドの外形を直方体形状に形成することにより、電極配線ガイドの固定と実装時のワイヤーボンディングも容易になる。

請求項２の発明によれば、前記半導体光学素子近傍を低融点ガラス又は合成樹脂からなる絶縁性物質で覆うため、外気の湿度を遮断することが可能となるため、長寿命、高信頼性が期待できる。

請求項３の発明によれば、請求項２とほぼ同様の効果が得られる。
請求項４の発明によれば、前記半導体光学素子が受光素子であるから、１対の金属板を介して受光素子に電気的に接続することができる。
請求項５の発明によれば、前記半導体光学素子近傍に蓋を被せて気密封止するため、外気の湿度を遮断することが可能となるため、長寿命、高信頼性が期待できる。

以下、本発明を実施するための最良の形態について図面に基づいて説明する。
図１、図２に示すように、半導体光学部品１は、光ファイバー２の一端部分に外嵌装着された電極配線ガイド３と、この電極配線ガイド３の光ファイバー１挿入側の左端面と対向する右端面に固定された半導体光学素子４と、合成樹脂製の蓋部材５とを備えている。この本実施例の半導体光学素子４は受光素子（ＰＤ）である。

前記電極配線ガイド３は、電極としての上下１対の金属板６，６と、これら金属板６，６の間に位置する絶縁層７と、この絶縁層７に対応する電極配線ガイド３の中段部に形成されて光ファイバー２の一端部分が導入される貫通孔８とを備えている。
前記電極配線ガイド３を円柱状に形成した場合、電極配線ガイド３の固定と通電用ワイヤー接続が難しくなることに配慮して、電極配線ガイド３はその外形が直方体状に形成されている。尚、電極配線ガイド３のサイズは、高密度実装を考慮して１ｍｍ角程度が好ましい。

前記光ファイバー２は、クラッド径１２５μｍのシングルモードファイバーであり、その中心部には９．５μｍφのコア部２ａが形成されている。
電極配線ガイド３は、セラミックのような絶縁性物質からなる絶縁層７を導電性の１対の金属板６，６で上下から挟んで絶縁層７に固着し、絶縁層７又は絶縁層７及び金属板６，６に光ファイバー２を挿通可能な貫通孔８を形成したものである。

電極配線ガイド３の貫通孔８に光ファイバー２の一端部分が挿入され、光ファイバー２の端面が電極配線ガイド３の右端面３ａと同一面になっている。電極配線ガイド３の右端面３ａには半導体光学素子４が固定され、半導体光学素子４の一方の電極が上側の金属板６に電気的に接続され、半導体光学素子４の他方の電極が下側の金属板６に電気的に接続されている。

電極配線ガイド３を製作する場合、図３に示すように、複数の電極配線ガイド３を並列的に並べて連続させたものを製作してから複数個の電極配線ガイド３に分断することにより製作することができる。

前記蓋部材５は絶縁性の材料でもって左端開放の箱形に形成され、図２に示すよう、蓋部材５でもって半導体光学素子４の近傍を覆い、蓋部材５の左端を電極配線ガイド３の右端面に密着させて固着し気密状に封止してある。

次に、以上説明した半導体光学部品の作用、効果について説明する。
従来の光モジュールよりも高密度実装が可能であり、気密封止も可能である。
また、電極配線ガイド３に半導体光学素子４を固定してから光ファイバー２に電極配線ガイド３を固定することが可能となるため、実装が比較的容易になる。
しかも、電極配線ガイド３の外形を直方体形状に形成することにより、電極配線ガイド３の固定が容易になり、実装時のワイヤーボンディングも容易になる。

前記実施例を部分的に変更する例について説明する。
１）図４に示すように、前記蓋部材５に代えて、半導体光学素子４の近傍を、融点が３００〜５００℃程度の低融点ガラスからなる絶縁性物質９で覆って封止してもよい。この場合、半導体光学素子４の近傍を先ず合成樹脂で覆い、その上から低融点ガラスで封止してもよい。

２）図４に示す低融点ガラスからなる絶縁性物質９の代わりに、合成樹脂からなる絶縁性物質で覆った構造にしてもよい。

３）図５、図６に示すように、１対の導電性の金属板６Ａの各々の上に、セラミック材のような絶縁性物質からなる絶縁層７Ａを形成し、その絶縁層７Ａに光ファイバー２の半断面より僅かに大きな断面の半円筒状の溝８Ａを形成し、それらを図６に示すように上下に対向させて絶縁層７Ａ同士を接着剤にて接着することにより、電極配線ガイド３Ａを製作してもよい。
４）上記の実施例では、光ファイバーの径はクラッドの径を例示しているが、被覆付きの光ファイバーを使用しても構わない。

本発明の実施例に係る半導体光学部品の分解斜視図である。 半導体光学部品の断面図である。 電極配線ガイドの連続体の斜視図である。 変形例に係る半導体光学部品の断面図である。 変形例に係る電極配線ガイドの１／２部分の斜視図である。 図５の電極配線ガイドを上下に対向させて接合する状態の説明図である。

符号の説明

１ 半導体光学部品
２ 光ファイバー
３ 電極配線ガイド
４ 半導体光学素子
５ 蓋部材
６，６Ａ 金属板
７，７Ａ 絶縁層
８，８Ａ 貫通孔
９ 絶縁物質

Claims (5)

1. 光ファイバーの一端部分に外嵌装着された電極配線ガイドと、
   前記電極配線ガイドの光ファイバー挿入側の面と対向する面に固定された半導体光学素子とを備え、
   前記電極配線ガイドは、上下１対の金属板と、これら金属板の間に位置する絶縁層と、この絶縁層に対応する電極配線ガイドの中段部に形成されて光ファイバーの一端部分が導入される貫通孔とを備えると共に外形が直方体状に形成され、
   前記電極配線ガイドの１対の金属板と半導体光学素子の電極が電気的に接続された、
   こと特徴とする半導体光学部品。
2. 前記半導体光学素子近傍を低融点ガラス又は合成樹脂からなる絶縁性物質で覆ったことを特徴とする請求項１記載の半導体光学部品。
3. 前記半導体光学素子近傍を合成樹脂で覆い、その合成樹脂の上から低融点ガラスで覆ったことを特徴とする請求項１記載の半導体光学部品。
4. 前記半導体光学素子が受光素子であることを特徴とする請求項１〜３の何れかに記載の半導体光学部品。
5. 前記半導体光学素子近傍に蓋を被せて気密封止することを特徴とする請求項１に記載の半導体光学部品。