JP4340281B2 - 光モジュールの製造方法 - Google Patents

Description

この発明は、発光素子とこの発光素子が発生する信号光が入射されるレンズ素子を具えている光モジュールの製造方法に関する。

連続的な面構造による回折現象を利用して入射光をコントロールする透過型の回折レンズ素子が知られている。

このような回折レンズ素子は、例えば基板に搭載されて、半導体レーザ（レーザダイオード）が出射した光、すなわち光信号を集光する光モジュールの構成要素として用いられている。

基板に彫り込まれて設けられた溝、断面形状が例えばＶ字状である溝に、回折レンズ素子の入射面が溝の延在方向に直交するように設ける構成が知られている（例えば特許文献１参照。）。

半導体レーザが出射した光信号を第１レンズが集光し、第１レンズから出射された光信号を第２レンズが集光し、第２レンズから出射された光信号をシングルモードファイバ（光ファイバ）に入射する光結合系に適用して好適な光モジュールの製造方法において、特に第１レンズを回折レンズ素子として基板に表面実装するに際しては、高度な実装精度が求められることが開示されている（例えば非特許文献１参照。）。

このように、高度な実装精度が要求されるのは、半導体レーザのスポットサイズ径がシングルモードファイバのスポットサイズ径と大きく異なるためである。

一般に、回折レンズ素子の実装は、アラインメント調整のために半導体レーザを動作させることなく、いわゆるパッシブアラインメント実装として行われる。

よって、この実装精度は、予め高精度に配置されたアラインメントマーク又は回折レンズ素子等の寸法精度により担保されることになる。
特開２００６−１５４５３５号公報 佐々木浩紀、他６名、「光源とシリコンマイクロレンズの高精度実装技術」、エレクトロニクス実装学会誌、２００２年、Ｖｏｌ５、Ｎｏ．５、Ｐ４６６−４７２

しかしながら、既に説明したような光モジュールの構成例、すなわち回折レンズ素子の入射面が溝の延在方向に直交するよう配置される構成例によれば、特にシリコンを材料として回折レンズを形成した場合には、透過型の回折レンズ素子の入射面側の凸状パターンの高さが反射型の回折レンズ素子とほぼ等しく、また入射面に対向する出射端面が平坦面であるため、入射光、すなわち信号光の一部分は、不可避的に反射されて反射光が光源である発光素子に帰還してしまうことになる。

その結果として、発光素子に帰還した反射光、すなわちいわゆる戻り光により、発光素子の発振動作が不安定になるおそれがある。

また、この戻り光により、いわゆる戻り光雑音が発生して、信号光の信号特性を損なってしまうおそれがある。

この発明は、上記課題に鑑みてなされたものである。上記課題を解決するにあたり、この発明の光モジュールの製造方法によれば、第１主面及び第１主面に対向する第２主面を有していて、第１主面に設定されている発光素子搭載領域、断面形状がＶ字状であるレンズ搭載溝、及びレンズ搭載溝に直交して設けられている支持溝であって、底面、発光素子搭載領域側に位置する第１側面、及び第１側面に対向する第２側面を有していて、レンズ搭載溝によって第１部分及び第２部分に２区分され、支持溝の第１部分の第１側面又は第２側面のいずれか一方が底面の面積を狭める方向に傾斜を有する傾斜面とされている支持溝が設けられている基板を準備する。

出射光の出射端面を有している発光素子を準備する。

ａ）レンズ入射面及びレンズ入射面と対向するレンズ出射面を有しており、レンズ入射面及びレンズ出射面のいずれか一方又は双方が平坦面とされているレンズ、及びｂ）レンズと一体構成されており、平坦面であるレンズ入射面又はレンズ出射面に平行な方向に延在しており、支持部底面と支持部底面を挟んで対向する第１の側面及び第２の側面を有している柱状のレンズ支持部を有しているレンズ素子を準備する。

出射光の光軸と前記レンズ搭載溝の延在方向とを一致させて、発光素子を、基板の発光素子搭載領域に搭載する。

発光素子搭載領域に搭載される発光素子の出射端面にレンズ入射面を光軸がレンズ入射面に至るように対向させ、レンズ素子を、第１主面に垂直な回転軸で回転可能に支持し、レンズ素子が底面に接触するまで、傾斜面の表面を滑らせながら、回転軸を不動として、当該回転軸を中心として回転させつつ移動させ、レンズの平坦面を光軸に対して非垂直として、レンズ素子からの反射光が発光素子の出射端面に非入射となる角度で、レンズ素子を支持溝の延在方向に対して非平行に傾けてレンズ搭載溝に設ける。

また、光モジュールの製造方法によれば、第１主面及び第１主面に対向する第２主面、第１主面及び第２主面に挟まれている複数の側面を有していて、第１主面に設定されている発光素子搭載領域、第１主面から厚み内に設けられており、発光素子搭載領域の端部から側面に至る断面形状がＶ字状であるレンズ搭載溝、及びレンズ搭載溝に直交して、第１主面から厚み内に設けられている支持溝であって、底面、発光素子搭載領域側に位置する第１側面、及び第１側面に対向する第２側面を有していて、レンズ搭載溝によって第１部分及び第２部分に２区分されていて、支持溝の第１部分の第１側面又は第２側面のいずれか一方が底面の面積を狭める方向に傾斜を有する傾斜面とされて、傾斜面とレンズ搭載溝との第１境界線及び傾斜面と底面との第２境界線が交差する交差点を有している支持溝が設けられている基板を準備する。

出射光の出射端面を有している発光素子を準備する。

ａ）レンズ入射面及びレンズ入射面と対向するレンズ出射面を有しており、レンズ入射面及びレンズ出射面のいずれか一方又は双方が平坦面とされているレンズ、及びｂ）レンズと一体構成され、平坦面であるレンズ入射面又はレンズ出射面に平行な方向に延在し、支持部底面と支持部底面を挟んで対向する第１の側面及び第２の側面を有している柱状のレンズ支持部を有しているレンズ素子を準備する。

出射光の光軸とレンズ搭載溝の延在方向とを一致させて、発光素子を、基板の発光素子搭載領域に搭載する。

発光素子搭載領域に搭載される発光素子の出射端面にレンズ入射面を光軸がレンズ入射面に至るように対向させ、レンズ素子を、レンズ素子の幅方向の線分であって、レンズ入射面とレンズ出射面の中心を結ぶ当該線分の中心を通りレンズ素子の基板の第１主面に対して垂直に延在する軸を回転軸として回転させつつ、傾斜面の表面を滑らせながら、レンズ支持部が第１境界線と第２境界線とが交差する交差点に、レンズ支持部の支持部底面と傾斜面と対向する第１の側面又は第２の側面とが画成する第１角隅が接触するまで移動させ、レンズの平坦面を光軸に対して非垂直として、レンズ素子をレンズ素子からの反射光が発光素子の出射端面に非入射となる角度で傾けてレンズ搭載溝に設ける。

このとき、レンズ素子をレンズ搭載溝に設ける工程は、レンズ素子を、傾斜面が設けられている側とはレンズ搭載溝を挟んで反対側に位置する第１部分又は第２部分の傾斜面とは同側の第１側面又は第２側面に、第１角隅の頂部が接触するまで回転移動させる。

また、レンズ素子をレンズ搭載溝に設ける工程は、レンズ素子を、傾斜面に対向する第１側面又は第２側面に、レンズ素子支持部の底面と傾斜面とは非対向の第１の側面又は第２の側面とが画成する第２角隅の頂部が接触するまで回転移動させる。

この発明の光モジュールの製造方法によれば、傾斜面を有するレンズ搭載溝を設けてある基板を用いて、レンズ素子をこのレンズ搭載溝の傾斜に沿って滑らせて搭載するので、レンズ素子の搭載位置、すなわち光軸に対するレンズ素子の入射面の傾きを、さらなる装置、工程を追加することなく、この搭載工程のみで決定することができる。

よって、製造コストの増大を招くことなく、レンズ素子の入射面が信号光の光軸に対して任意好適な角度で非垂直に傾けて搭載されている光モジュールを製造することができる。
この光モジュールの構成によれば、基板に傾斜面を有する支持溝を設けてあるので、より安定して、信号光の光路軸に対して非垂直にレンズ素子の入射面を傾けた状態を保つことができる。
その結果として、レンズ素子からの反射光が、光源である発光素子に戻り光として帰還するのを効果的に防止することができるので、この戻り光による発光素子の動作不良を効果的に防止することができる。よって、発光素子から出射される信号光の劣化を防止することができるため、光信号の伝送をより確実に行うことができる。

以下、図面を参照して、この発明の実施の形態につき説明する。なお、図面には、この発明が理解できる程度に各構成成分の形状、大きさ及び配置関係が概略的に示されているに過ぎず、これによりこの発明が特に限定されるものではない。また、以下の説明において、特定の材料、条件及び数値条件等を用いることがあるが、これらは好適例の１つに過ぎず、従って、この発明は何らこれらに限定されない。

１．光モジュールの構成例
図１及び図２を参照して、この発明の光モジュールの構成例につき説明する。

図１（Ａ）はこの発明の光モジュールを斜め上方から見た模式的な図であり、図１（Ｂ）は上面側から見た概略的な図である。

図２は、光モジュールの一部分、特に支持溝を拡大して示した部分拡大図である。

また、光モジュールの構成の説明において、適宜図３、図４及び図５を参照して、この光モジュールが具える基板及びレンズ素子の構成について説明する。

図３（Ａ）はこの発明の光モジュールに適用して好適な基板を斜め上方から見た模式的な図であり、図３（Ｂ）は上方から上面を見た概略的な図である。

図４（Ａ）は図３（Ａ）に示したＩ−Ｉ’一点鎖線で切断した切り口を示す図であり、図４（Ｂ）は図３（Ａ）に示したＩＩ−ＩＩ’一点鎖線で切断した切り口を示す図であり、及び図４（Ｃ）は図４（Ｂ）の点線で囲った領域Ｅを拡大して示した部分拡大図である。

図５（Ａ）はこの発明の光モジュールに適用して好適なレンズ素子を示す模式図であり、図５（Ｂ）はレンズ素子の概略的な側面図であり、図５（Ｃ）はレンズ素子を上面側から見た上面図である。

この発明の光モジュール１０は、レンズ素子４０を支持溝２６内で固定する点に特徴を有している。このとき、支持溝２６内に固定されたレンズ素子４０の入射面が入射光の光軸に対して非垂直となる位置に傾けられている点にさらなる特徴を有している。

なお、この発明の光モジュール１０は、単体として、或いは既に説明した特許文献又は非特許文献に記載されているような光通信モジュールの一部として用いることができる。

図１（Ａ）及び（Ｂ）に示すように、光モジュール１０は、基板２０を含んでいる。

ここで、基板２０の構成について図３及び図４を参照して説明する。

基板２０は、平坦面である第１主面２０ａ及びこの第１主面２０ａに平行に対向する第２主面２０ｂを有している。さらに基板２０は、第１主面２０ａ及び第２主面２０ｂに挟まれている複数の側面を有している。すなわち基板２０は平板状の部材である。

基板２０は、好ましくはシリコン基板とするのがよい。基板２０は後述するレンズ搭載溝及び支持溝の加工精度と光モジュールとしての光学的特性が確保できることを条件として任意好適な基板を選択することができる。

第１主面２０ａには発光素子搭載領域２２が設定されている。この発光素子搭載領域２２上には、発光素子６０が搭載される。発光素子６０は、この例では光通信に一般的に用いられている端面放射型の半導体レーザ素子である。

この発光素子搭載領域２２は、搭載される発光素子６０のサイズ、並びに選択される発光素子６０及びレンズ素子４０に適切な光路長を確保できる位置に設定される。

基板２０にはレンズ搭載溝２４が設けられている。レンズ搭載溝２４は、第１主面２０ａから基板２０の厚み内に至っている。すなわち、レンズ搭載溝２４は第１主表面２０ａ側に彫り込まれている。

このレンズ搭載溝２４は、横断面形状がＶ字状の溝として直線的に構成してある。レンズ搭載溝２４の深さ及びＶ字の角度は、例えば光学的に結合される光ファイバの径、組み合わされるレンズ素子４０の特にレンズ４２の径といった要素を勘案して任意好適な大きさとすることができる。

レンズ搭載溝２４は、発光素子搭載領域２２の端部から側面に至って設けられている。このレンズ搭載溝２４の延在方向は、発光素子６０が生成する信号光の光軸方向に一致している。換言すれば、発光素子６０は、生成する信号光の光軸とレンズ搭載溝２４の延在方向とが一致するように、発光素子搭載領域２２に搭載されている。

ここで光軸とは、光束の主光線の方向を意味する。光束の主光線の方向とは、光束が光線で近似可能である場合の光線の延在方向を意味する。

基板２０は、支持溝２６を有している。支持溝２６は、第１主面２０ａ側に設けられていて、基板の厚み内に彫り込まれた溝として設けられている。

図３（Ａ）及び（Ｂ）に示すように、支持溝２６は、直線状の溝であって、レンズ搭載溝２４に直交する方向に交差して延在している。また、この例では支持溝２６の深さｈ１（図４（Ｃ）参照。）は、レンズ搭載溝２４の最深部よりも浅く形成されている。

図２に示すように、支持溝２６の延在長Ｌ１、幅Ｌ２、底面２６ｃ１及び２６ｃ２の幅は、レンズ素子４０の搭載時に所定の傾きθ１を決定できることを条件として任意好適なものとすることができる。また、図４（Ｃ）に示す支持溝２６の深さｈ１は、レンズ素子４０の搭載時に、レンズ支持部４４が支持溝２６を乗り越えてしまわない程度、好ましくは例えばレンズ支持部の高さの１／４以上とすればよい。

支持溝２６は、交差するレンズ搭載溝２４により２つの部分領域、すなわち第１部分２６Ａと第２部分２６Ｂとの２区分に分割される。図３（Ｂ）に示すように、この例では図面の紙面の上側が第１部分２６Ａ、下側が第２部分２６Ｂである。

なお、これら第１部分２６Ａ及び第２部分２６Ｂという名称は、説明の便宜上定義したに過ぎず、各部分の位置を固定することを目的としているものではない。

この支持溝２６は四角形状の横断面形状を有している。すなわち、支持溝２６は、平坦面である底面２６ｃ（第１部分２６Ａ側の第１底面２６ｃ１及び第２部分２６Ｂ側の第１底面２６ｃ２）、発光素子搭載領域２２側に位置する第１側面２６ａ（第１部分２６Ａ側の第１側面２６ａ１及び第２部分２６Ｂ側の第１側面２６ａ２）、この第１側面２６ａに対向する第２側面２６ｂ（第１部分２６Ａ側の第２側面２６ｂ１及び第２部分２６Ｂ側の第２側面２６ｂ２）により画成されている。

支持溝２６の第１側面２６ａ、すなわち第１側面２６ａ１、第１側面２６ａ２、並びに第２側面２６ｂ、すなわち第２側面２６ｂ１及び第２側面２６ｂ２のいずれか１つは、詳細は後述するがレンズ素子４０の基板２０への搭載時に使用される傾斜面２６Ｘとされている。この例では第２部分２６Ｂ側の第２側面２６ｂ２を傾斜面２６Ｘとする例を示してある。

傾斜面２６Ｘが底面２６ｃの垂線に対してなす角、すなわち傾斜角θ２は、レンズ素子４０の基板２０への搭載時に後述する傾きθ１が設定通りに決定できる範囲で任意好適な角度とすることができる。

この傾斜面２６Ｘにより、支持溝２６の第２部分２６Ｂの底面２６ｃ２の面積は狭められることになる。

傾斜面２６Ｘは、この傾斜面２６Ｘとレンズ搭載溝２４との境界線である第１境界線ＢＬ１、傾斜面２６Ｘと底面２６ｃ２との第２境界線ＢＬ２により画成されている。これら第１境界線ＢＬ１及び第２境界線ＢＬ２は、交差点Ｐ１で交差している。

傾斜面２６Ｘ以外の３側面が底面３６ｃの垂線に対してなす角は、図２に示すレンズ素子４０の支持溝２６に対する傾きθ１が確保できることを条件として、任意好適な角度とすることができる。

この例では、第２側面２６ｂ１の傾きは０°、すなわち底面３６ｃに対して垂直壁としてあり、第１側面２６ａ１及び２６ａ２は任意の傾きを有している。この場合の第１側面２６ａ１及び２６ａ２の傾きは、互いに等しい傾きを有していても異なる傾きを有していてもよい。

ここで基板２０に設けられているレンズ搭載溝２４及び支持溝２６のサイズを例示すると、レンズ搭載溝２４の幅Ｙ１は１２８μｍ程度であり、支持溝２６の全長Ｌ１は６００μｍ、幅Ｌ２は１５０μｍ、高さ（深さ）ｈ１は３８μｍ、及び傾斜角θ２は１０°程度とするのがよい（図２及び図４（Ｃ）参照。）。

図１（Ａ）、（Ｂ）及び図２に示すように、光モジュール１０はレンズ素子４０を有している。

図５（Ａ）、（Ｂ）及び（Ｃ）に示すように、レンズ素子４０はレンズ４２と、このレンズ４２と一体構成されているレンズ支持部４４を有している。

このレンズ支持部４４は、平坦面であるレンズ入射面４２ａ又はレンズ出射面４２ｂに平行な方向に延在している略直線状の柱状部材である。このレンズ支持部４４は取扱い部とも称され、レンズ素子４０の基板２０への搭載時に使用される。

レンズ支持部４４は、この例では長方形状の支持部上面４４ａとこの支持部上面４４ａと対向している支持部底面４４ｂと、この支持部底面４４ｂを挟んで互いに対向する第１の側面４４ｃ及び第２の側面４４ｄを有している。

この例では、この支持部底面４４ｂから、円柱状のレンズ４２の側面の一部分が蒲鉾状に突出している。

レンズ素子４０はレンズ４２を含んでいる。レンズ４２は、レンズ入射面４２ａ及びこのレンズ入射面４２ａと対向するレンズ出射面４２ｂを有している。

この発明の光モジュール１０に適用して好適なレンズ４２は、レンズ入射面４２ａ及びレンズ出射面４２ｂのいずれか一方又は双方に平坦面を有するものが想定されている。

この例では、レンズ４２は入射面４２ａが連続的な面構造による回折現象を利用する透過型の回折レンズとしてあり、かつ出射端面４２ｂが平坦面とされている。

このレンズ素子４０としては、例えばシリコンを材料としてウェハプロセスにより製造されるいわゆるシリコンマイクロレンズが適用して好適である。

レンズ素子４０をシリコンマイクロレンズとした場合のサイズを例示すると、図５に示すように、径ｄ２が１２５μｍから２５０μｍ程度、レンズ支持部４４まで含めた全長ｗ１が５００μｍから８００μｍ程度、幅ｗ２が１００μｍ程度、レンズ支持部４４の高さｈ２は１５０μｍから３００μｍ程度である。

この例では、レンズ素子４０は、レンズ搭載溝２４の交差点Ｐ１である第１接触点Ｐ１、第２側面２６ｂ１の第２接触点Ｐ２及び第１側面２６ａ２の第３接触点Ｐ３の３点に接触した状態で固定されている。

すなわち、レンズ素子４０は、支持溝２６の延在方向に対して、傾き角度θ１だけ傾けて搭載されている。

このレンズ素子４０は、例えば従来公知の接着材、或いは半田ペーストを用い、常法に従ってレンズ搭載溝２４内に接着される。

レンズ素子４０側から見ると、傾斜面２６Ｘとレンズ搭載溝２４との第１境界線ＢＬ１及び傾斜面２６Ｘと底面２６ｃ２との第２境界線が交差する交差点Ｐ１に、レンズ支持部４４の支持部底面４４ｂと傾斜面２６Ｘと対向する側の側面、すなわちこの例では側面４４ｄとが形成する角隅、すなわち第１角隅４６ａが接触している（図５参照。）。

また、レンズ素子４０は傾斜面２６Ｘが設けられている側とはレンズ搭載溝２４を挟んで反対側に位置する第１部分２６Ａであって傾斜面２６Ｘと同側の第１側面２６ｂ１に、第１角隅４６ａの頂部４８ａが接触して固定されている（図５参照。）。

なお、θ１については、入射面４２ａ及び／又は出射端面４２ｂが光軸に対して垂直となる位置を基準として第１主面２０ａ内で時計回りに傾けた（回転させた）場合の角度を＋（プラス）として示し、反時計回りに傾けた場合の角度を−（マイナス）として示す。

すなわち、レンズ素子４０の傾き角度θ１がマイナスの場合には、対向する頂部が対向する側面２６ａ１に接触する。

このように、少なくとも２点に接触させてレンズ素子４０を支持溝２６内に固定する構成とすれば、傾き角度θ１を確保しつつレンズ素子４０の基板２０への固定をより安定したものとすることができる。

さらに、レンズ素子４０は、傾斜面２６Ｘに対向する第１側面２６ａ２に、レンズ素子支持部４４の底面４４ｂと傾斜面２６Ｘとは非対向の第１の側面４４ｃとが画成する第２角隅４６ｂの頂部４８ｂが接触している。なお、傾き角度θ１がマイナスの場合には、対向する頂部が対向する側面２６ｂ２に接触する。

このように、３点に接触させてレンズ素子４０を支持溝２６内に固定するレンズ素子４０構成とすれば、傾き角度θ１の決定及びレンズ素子４０の基板２０への固定をより確実に行うことができる。

上述したように、レンズ素子４０は、少なくとも交差点Ｐ１に接触した状態で固定されている。レンズ素子４０は、好ましくは第１接触点Ｐ１及び第２接触点Ｐ２の２点で、より好ましくは第１接触点Ｐ１、第２接触点Ｐ２及び第３接触点Ｐ３の３点で基板と接触させる構成とするのがよい。

このようにレンズ素子４０を搭載すると、レンズ４２の入射面４２ａ及び出射端面４２ｂは、レンズ搭載溝２４内に露出する。

上述したようにレンズ素子４０のレンズ４２の径ｄ２が例えば１２５μｍの場合には発光素子６０の出射端面６２からレンズ４２のレンズ入射面４２ａまでの距離ＬＡＸは８０μｍ程度、径ｄ２が２５０μｍ程度の場合には出射端面６２からレンズ入射面４２ａまでの距離ＬＡＸは１６０μｍ程度が想定されている（図１（Ｂ）参照。）
すなわち、図２に示すように、レンズ素子４０は、平坦面である入射面４２ａ及び出射端面４２ｂのいずれか一方又は両方が光軸に対して非垂直となるよう、特に第１主面２０ａ内で傾けて設けられている。

この傾き角度θ１は、発光素子６０からの出射光が平坦面である入射面４２ａ及び出射端面４２ｂのいずれか一方又は両方により反射された反射光が、発光素子６０の出射端面６２に帰還してしまうのを防止することができる角度である。

この傾き角度θ１は、例えば反射結合効率を勘案して決定することができる。この反射結合効率（単位：デシベル、以下、ｄＢと表す。）と傾き角度θ１（単位：度、以下、°と表す。）との関係について図６を参照して説明する。

なお、ここではレンズ４２の径ｄ２を１２５μｍとし出射端面６２からレンズ４２のレンズ入射面４２ａまでの距離ＬＡＸを８０μｍとした例につき説明する。

図６に示すように、反射結合効率は、傾き角度０（ゼロ）°にピーク、すなわち反射結合効率が０ｄＢとなる上に凸状の紡錘形のグラフとして表される。

反射結合効率は−３４．７ｄＢ程度まで許容される。すなわち、傾き角度θ１は、レンズ素子４０を透過する光信号の特性を損なわないことを条件として、±１°程度とするのがよい。

レンズ素子４０を支持溝２６の延在方向に対して非平行に傾けて、傾き角度θ１をこのように設定すれば、レンズ素子４０からの反射光が発光素子６０の出射端面６２に非入射となるため、発振が不安定となる現象を効果的に防止し、かつレンズ素子４０を透過する光信号の特性を許容範囲内に保ちつつ光信号を安定して伝送することができる。
２．光モジュールの製造方法
図７及び図８を参照して、上述した構成を有する光モジュール１０の製造方法につき説明する。

図７（Ａ）は、レンズ素子の基板への搭載を溝部の上面側からみた図であり、図７（Ｂ）は図７（Ａ）のＩＩＩ−ＩＩＩ’線で切断した切り口の一部分を示す部分拡大図である。

図８は図７（Ｂ）につづく図である。

この光モジュールの製造方法における、発光素子６０及びレンズ素子４０の搭載工程は、従来公知の実装装置（ツール）を用いて実施することができる。この実装装置の構成についてはこの発明の要旨ではないので、実装装置の構成についての図示及び詳細な説明は省略する。

なお、この製造工程（実装工程）の説明においては、好適例として基板２０をシリコン基板とし、レンズ素子４０をシリコンマイクロレンズとし、及び発光素子６０を端面放射型の半導体レーザ素子とする例を説明する。

まず、基板２０を準備する。基板２０は、既に説明したように、平板状の部材である。

基板２０の第１主面２０ａには予め発光素子搭載領域２２を設定しておく。基板２０に設けられているレンズ搭載溝２４及び支持溝２６は、例えば常法に従うウェハプロセスにより極めて精度よく形成することができる。具体的には従来公知のレジストパターンを形成するためのフォトリソグラフィ工程及びこのレジストパターンをマスクとして用いるエッチング工程により、光路長、発光素子６０及びレンズ素子４０の光学的特性等を勘案して決定された所望のサイズ及び形状にパターニング形成すればよい。

また、出射光の出射端面を有している発光素子６０、すなわちこの例では端面放射型の半導体レーザ素子を予め準備する。

さらに、レンズ素子４０を準備する。このレンズ素子４０は、既に説明したように、レンズ入射面４２ａ及びレンズ出射面４２ｂのいずれか一方又は双方が平坦面とされているレンズ４２と、このレンズ４２と一体構成されている柱状のレンズ支持部４４を有している。

発光素子６０を、基板２０の発光素子搭載領域２２に搭載する。このとき、発光素子６０の底面には接着材又は半田ペースト等を塗布しておき、発光素子６０の出射光の光軸とレンズ搭載溝２４の延在方向とを一致させて搭載する。この搭載工程は、従来公知の実装装置（搭載ツール）により常法に従って実施することができる。

レンズ素子４０をレンズ搭載溝２４に搭載する。この搭載工程は、発光素子６０の搭載に適用される実装装置と同一の装置により、かつ発光素子６０の搭載と同時に実施することができる。

レンズ素子４０を、図５（Ｃ）に示す回転軸Ｃで時計回り或いは反時計回りに回転可能なように、レンズ搭載溝２４の直上に、かつ上面４４ａが第１主面２０ａ及び支持溝２６の底面２６ｃに平行となるように実装装置により支持する。

なお、このレンズ素子４０の基板２０への搭載工程において、回転軸Ｃ自体は不動である。

次に、レンズ素子４０を下降させて、第２部分２６Ｂにおいて、レンズ素子４０を着地点Ｐ０、すなわち傾斜面２６Ｘ上に、この例では第１角隅４６ａが第２境界線ＢＬ２と平行となるように接触させる。傾斜面２６Ｘが対向面２６ａ２側に存在する場合には、第２角隅４６ｂを接触させればよい。このとき、第１部分２６Ａ側の第１角隅４６ａは、支持溝２６内である空間に他の構造とは非接触とされてとどまっている。

次いで、レンズ素子４０をさらに回転軸Ｃの延在方向、すなわち第１主面２０ａに対して垂直に下降させる。

すると、レンズ素子４０の第２部分２６Ｂ側の第１角隅４６ａが傾斜面２６Ｘの表面を滑りながら押され、レンズ素子４０の第２部分２６Ｂ側、すなわち第２頂部４８ｂは回転軸Ｃを中心として矢印Ａ方向に回転し、同時に第１部分２６Ａ側、すなわち第１頂部４８ａは矢印Ｂ方向に回転する。

この回転運動は、レンズ素子４０の支持部底面４４ｂが支持溝２６の底面２６ｃに接触した時点で終了する。このとき、少なくとも第１角隅４６ａは交差点Ｐ１に接触している。

この回転運動は、好ましくはさらに第１頂部４８ａが第２側面２６ｂ１に接触したすると同時に、すなわち第２接触点Ｐ２が生成すると同時に、さらに好ましくは、加えて第２頂部４８ｂが第１側面２６ａ２に接触すると同時に、すなわち第３接触点Ｐ３が生成すると同時に終了するようにするのがよい。

傾斜面２６Ｘが設けられている側面とレンズ搭載溝２４を挟んで同側である別の側面、すなわちこの例では第１側面２６ｂ１及び傾斜面２６Ｘの対向面、すなわちこの例では第２側面２６ａ２の形成位置には、最低でもレンズ素子４０が角度θ１は回転できるだけの余裕を持たせる必要がある
以上のような工程により、レンズ素子４０は、支持溝２６内に、光軸がレンズ入射面４２ａに対向するように、レンズ４２からの反射光が発光素子６０の出射端面６２に非入射となり、かつレンズ素子を透過する光信号が次段のデバイス等に確実に伝送される傾き角度θ１を有するように、すなわちレンズ４２の平坦面が光軸に対して非垂直として搭載される。

ここで、図７及び８を参照して着地点Ｐ０につき説明する。

既に説明した傾き角度θ１は、レンズ素子４０及び発光素子６０の光学的特性に基づいて、レンズ素子４０からの反射光が発光素子６０に帰還せず、かつレンズ素子４０を透過する信号光が次段のデバイスに確実に伝送される範囲で決定される。傾斜面２６Ｘの傾斜角度θ２は任意角度とすることができ、また、レンズ搭載溝２４の幅Ｙ１及び支持溝２６の深さｈ１は、適用されるレンズ素子１０により決まる。

ここで第１主面２０ａに平行な方向にｘ軸をとり、第１主面２０ａに垂直な方向にｙ軸をとるものとする。角隅４６ａが境界線ＢＬ２上で着地点Ｐ０に接触した時点ｔ０（図７参照。）から交差点Ｐ１に至る時点ｔ１（図８参照。）までの移動量のｘ軸方向の成分をＸ１とし、ｙ軸方向の成分をＹ２とする。すると、θ１、Ｘ１、Ｙ１及びＹ２の関係は、下記式（１）のように表せる。
θ１＝ｔａｎ（Ｘ１／Ｙ１）・・・（１）

また、Ｘ１については下記式（２）のように表せる。
Ｘ１＝Ｙ２×ｔａｎθ２ ・・・（２）

既に説明した基板２０及びレンズ素子４０の設計サイズ、設定される傾き角度θ１、並びにこれらの式に基づいて、着地点Ｐ０（の臨界点）を決定することができる。

Ｘ１が十分に大きければ、すなわち、算出された臨界点よりも着地点Ｐ０が高い位置にあれば、傾き角度θ１はこの工程により一義的に決まるが、算出された臨界点よりも着地点Ｐ０が低い位置にある場合には傾き角度θ１が設定値よりも小さくなってしまう。

このようにして決定されたパラメータに基づいて作成された基板２０を用い、レンズ素子４０をこの支持溝２６の傾斜面２６Ｘに沿って滑らせて搭載するので、レンズ素子４０の搭載位置、すなわち光軸に対するレンズ素子のレンズ入射面４２ａの傾き角度θ１を、さらなる装置、工程を追加することなく、この搭載工程のみで精度よく形成することができる。

（Ａ）はこの発明の光モジュールを上側から見た模式的な図であり、（Ｂ）は上面側から見た概略的な図である。 光モジュールの一部分を拡大して示した部分拡大図である。 （Ａ）はこの発明の光モジュールに適用して好適な基板を上側から見た模式的な図であり、（Ｂ）は上面側から見た概略的な図である。 （Ａ）は図３（Ａ）のＩ−Ｉ’一点鎖線で切断した切り口を示す図であり、（Ｂ）は図３（Ａ）のＩＩ−ＩＩ’一点鎖線で切断した切り口を示す図であり、及び（Ｃ）は図４（Ｂ）の点線で囲った領域Ｅを拡大して示した部分拡大図である。 （Ａ）はこの発明の光モジュールに適用して好適なレンズ素子を示す模式図であり、（Ｂ）はレンズ素子の概略的な側面図であり、（Ｃ）はレンズ素子を上面側から見た上面図である。 反射結合効率と傾斜角度との関係を示すグラフである。 製造方法の説明図（１）であり、（Ａ）は、レンズ素子の基板への搭載を溝部の上面側からみた図であり、（Ｂ）は（Ａ）のＩＩＩ−ＩＩＩ’線で切断した切り口の一部分を示す部分拡大図である。 製造方法の説明図（２）であり、図７（Ｂ）につづく模式図である。

符号の説明

１０：光モジュール
２０：基板
２０ａ：第１主面
２０ｂ：第２主面
２２：発光素子搭載領域
２４：レンズ搭載溝
２６：支持溝
２６Ａ：第１部分
２６Ｂ：第２部分
２６ａ（２６ａ１、２６ａ２）：第１側面
２６ｂ（２６ｂ１、２６ｂ２）：第２側面
２６ｃ：底面
２６Ｘ：傾斜面
４０：レンズ素子
４２：レンズ
４２ａ：レンズ入射面
４２ｂ：レンズ出射面
４４：レンズ支持部
４４ａ：上面
４４ｂ：支持部底面
４４ｃ：第１の側面
４４ｄ：第２の側面
４６ａ：第１角隅
４６ｂ：第２角隅
４８ａ：第１頂部
４８ｂ：第２頂部
６０：発光素子
６２：出射端面

Claims (4)

1. 第１主面及び当該第１主面に対向する第２主面を有していて、前記第１主面に設定されている発光素子搭載領域、断面形状がＶ字状であるレンズ搭載溝、及び当該レンズ搭載溝に直交して設けられている支持溝であって、底面、前記発光素子搭載領域側に位置する第１側面、及び当該第１側面に対向する第２側面を有していて、前記レンズ搭載溝によって第１部分及び第２部分に２区分され、前記支持溝の前記第１部分の前記第１側面又は第２側面のいずれか一方が前記底面の面積を狭める方向に傾斜を有する傾斜面とされている前記支持溝が設けられている基板を準備する工程と、
   出射光の出射端面を有している発光素子を準備する工程と、
   ａ）レンズ入射面及び当該レンズ入射面と対向するレンズ出射面を有しており、当該レンズ入射面及び当該レンズ出射面のいずれか一方又は双方が平坦面とされているレンズ、及び
   ｂ）当該レンズと一体構成されており、平坦面である前記レンズ入射面又は前記レンズ出射面に平行な方向に延在しており、支持部底面と当該支持部底面を挟んで対向する第１の側面及び第２の側面を有している柱状のレンズ支持部
   を有しているレンズ素子を準備する工程と、
   前記出射光の光軸と前記レンズ搭載溝の延在方向とを一致させて、前記発光素子を、前記基板の前記発光素子搭載領域に搭載する工程と、
   前記発光素子搭載領域に搭載される前記発光素子の前記出射端面に前記レンズ入射面を前記光軸が前記レンズ入射面に至るように対向させ、前記レンズ素子を、前記第１主面に垂直な回転軸で回転可能に支持し、該レンズ素子が前記底面に接触するまで前記傾斜面の表面を滑らせながら、前記回転軸を不動として、該回転軸を中心として回転させつつ移動させ、前記レンズの前記平坦面を前記光軸に対して非垂直として、前記レンズ素子からの反射光が前記発光素子の前記出射端面に非入射となる角度で、前記レンズ素子を前記支持溝の延在方向に対して非平行に傾けて前記レンズ搭載溝に設ける工程と
   を含むことを特徴とする光モジュールの製造方法。
2. 第１主面及び当該第１主面に対向する第２主面、当該第１主面及び当該第２主面に挟まれている複数の側面を有していて、前記第１主面に設定されている発光素子搭載領域、前記第１主面から厚み内に設けられており、当該発光素子搭載領域の端部から前記側面に至る断面形状がＶ字状であるレンズ搭載溝、及び当該レンズ搭載溝に直交して、前記第１主面から厚み内に設けられている支持溝であって、底面、前記発光素子搭載領域側に位置する第１側面、及び当該第１側面に対向する第２側面を有していて、前記レンズ搭載溝によって第１部分及び第２部分に２区分されていて、前記支持溝の前記第１部分の前記第１側面又は第２側面のいずれか一方が前記底面の面積を狭める方向に傾斜を有する傾斜面とされて、当該傾斜面と前記レンズ搭載溝との第１境界線及び当該傾斜面と前記底面との第２境界線が交差する交差点を有している前記支持溝が設けられている基板を準備する工程と、
   出射光の出射端面を有している発光素子を準備する工程と、
   ａ）レンズ入射面及び当該レンズ入射面と対向するレンズ出射面を有しており、当該レンズ入射面及び当該レンズ出射面のいずれか一方又は双方が平坦面とされているレンズ、及び
   ｂ）当該レンズと一体構成され、平坦面である前記レンズ入射面又は前記レンズ出射面に平行な方向に延在し、支持部底面と当該支持部底面を挟んで対向する第１の側面及び第２の側面を有している柱状のレンズ支持部
   を有しているレンズ素子を準備する工程と、
   前記出射光の光軸と前記レンズ搭載溝の延在方向とを一致させて、前記発光素子を、前記基板の前記発光素子搭載領域に搭載する工程と、
   前記発光素子搭載領域に搭載される前記発光素子の前記出射端面に前記レンズ入射面を前記光軸が前記レンズ入射面に至るように対向させ、前記レンズ素子を、前記レンズ素子の幅方向の線分であって、前記レンズ入射面と前記レンズ出射面の中心を結ぶ当該線分の中心を通り前記レンズ素子の前記基板の前記第１主面に対して垂直に延在する軸を回転軸として回転させつつ、前記傾斜面の表面を滑らせながら、前記レンズ支持部が前記第１境界線と前記第２境界線とが交差する前記交差点に、前記レンズ支持部の前記支持部底面と前記傾斜面と対向する前記第１の側面又は前記第２の側面とが画成する第１角隅が接触するまで移動させ、前記レンズの前記平坦面を前記光軸に対して非垂直として、前記レンズ素子を前記レンズ素子からの反射光が前記発光素子の前記出射端面に非入射となる角度で傾けて前記レンズ搭載溝に設ける工程と
   を含むことを特徴とする光モジュールの製造方法。
3. 前記レンズ素子を前記レンズ搭載溝に設ける工程は、前記レンズ素子を、前記傾斜面が設けられている側とは前記レンズ搭載溝を挟んで反対側に位置する前記第１部分又は前記第２部分の前記傾斜面とは同側の前記第１側面又は前記第２側面に、前記第１角隅の頂部が接触するまで回転移動させる工程であることを特徴とする請求項２に記載の光モジュールの製造方法。
4. 前記レンズ素子を前記レンズ搭載溝に設ける工程は、前記レンズ素子を、前記傾斜面に対向する前記第１側面又は前記第２側面に、前記レンズ素子支持部の前記底面と前記傾斜面とは非対向の前記第１の側面又は前記第２の側面とが画成する第２角隅の頂部が接触するまで回転移動させる工程であることを特徴とする請求項２又は３に記載の光モジュールの製造方法。

Images