JP4369565B2

JP4369565B2 - 光素子実装基板

Info

Publication number: JP4369565B2
Application number: JP26803999A
Authority: JP
Inventors: 肇森; 正幸岩瀬
Original assignee: THE FURUKAW ELECTRIC CO., LTD.
Current assignee: THE FURUKAW ELECTRIC CO., LTD.
Priority date: 1999-09-22
Filing date: 1999-09-22
Publication date: 2009-11-25
Anticipated expiration: 2019-09-22
Also published as: JP2001094125A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、光通信およびデータ通信用の光モジュールに組み込まれる、光素子（受光素子、発光素子など）を実装した光素子実装基板に関する。
【０００２】
【従来の技術】
光加入者網およびデータ通信網の構築に向け、低コスト型光モジュールの需要が高まっている。この光モジュールを作製する場合、光ファイバと光素子との高精度な位置あわせが必要である。位置あわせの手法としては、光素子を発振させて、光ファイバからの光出力をモニタしながら位置あわせを行うアクティブアライメント方式が一般的である。しかしながら、この方法では光モジュールの組立コストの大幅な低減は難しい。
そこで、位置あわせの手法として、光素子を発光させずに光ファイバとの精密位置合わせを行うパッシブアライメント方式の開発が進められている。この方式は、シリコンなどの基板に光ファイバの位置を精密に位置決めするためのＶ溝をウエットエッチングなどの手法で形成し、上記基板上に光素子を高精度に実装して、光ファイバを上記Ｖ溝に固定することで光素子と光ファイバの位置合わせを行う方式である。
【０００３】
従来の光モジュールは、例えば図６に示すように、シリコンなどの基板１上に１個の光素子３と一本の光ファイバ４を精密に位置合わせして搭載した光素子実装基板を、デュアルインラインパッケージＰ上に実装している。図中、２は光ファイバ４の位置決めに用いるＶ溝である。
【０００４】
上記光モジュールは一個の光素子を用いている例であるが、複数の光素子を搭載した光モジュールも必要とされてきている。その例としては、複数の発光素子や受光素子を搭載した多チャンネル送信・受信用の光モジュールや光送受信モジュールが挙げられる。
【０００５】
図７（ａ）、（ｂ）は、基板１上に２個の光素子３ａ（例えば発光素子）、３ｂ（例えば受光素子）と、２本の光ファイバ４を精密に位置合わせして搭載した光素子実装基板の例を示す。この例では、基板１上に光ファイバ４を精密に位置決めする２本の同一の長さのＶ溝２ａ、２ｂを並行に設ける。そうして、光素子３ａ、３ｂをＶ溝２ａ、２ｂに対して高精度に位置決めして固定する。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、光素子実装基板における光ファイバの配列ピッチは、光ファイバテープ心線を構成する光ファイバのピッチと同じ２５０μｍの整数倍が一般的である。この場合、図７（ａ）に示すように、光素子３ａ、３ｂの端面を光軸方向で揃えると、光テープファイバ心線を一括切断して、搭載した光素子に光ファイバ４を光接続できるため、組立が容易になる。
【０００７】
しかしながら、上述の方法で作製した複数の光素子を搭載した光素子実装基板では、一方の光素子の電気あるいは光信号が周辺の他の光素子に干渉する（クロストーク) 効果が生じ易くなるという問題があった。
【０００８】
例えば、送受信光モジュールの場合は、発光素子と受光素子を同一基板に搭載するが、発光素子に流れる電流（１５〜７０ｍＡ）と受光素子に流れる電流（〜１ｍＡ）の値が大きく異なるために、発光素子を駆動した際に放射される電界が受光素子側に回り込んで、受光素子の誤動作を引き起こす恐れがある。
クロストークは基板材料の誘電率や光素子を搭載した際の電気配線の容量に密接に関係しており、例えば基板としてガラスなどを用いると、シリコンを用いる場合に比較してクロストークが下がることがわかっている。
しかしながら、ガラス基板では高精度にＶ溝を加工することが困難であるため、現状は、基板材料としてはシリコンが望ましいことになる。
【０００９】
また、光ファイバのピッチを２５０μｍ程度まで狭くして光素子を搭載すると、光素子のサイズやへき開の精度如何では、搭載時に光素子が相互に接触する恐れがあり、また電気配線のレイアウトなどにも制約が生じるという問題もあった。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明は上記問題点を解決すべくなされたものであり、請求項１に記載の発明は、複数の光ファイバが同一方向に接続される基板上に、光ファイバに光学的に接続される少なくとも１つの発光素子と少なくとも１つの受光素子が実装された光素子実装基板において、前記受光素子は面型受光素子であり、前記発光素子と前記受光素子のうち少なくとも隣接する発光素子と受光素子は、光ファイバの接続方向に少なくとも相互に離間するようにずれた位置に実装されると共に、前記受光素子が前記発光素子よりも前記光ファイバの接続方向の後方にあることを特徴とするものである。
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の構成において、前記光ファイバの接続方向における前記発光素子の後端面と前記受光素子の前端面との距離をＬとしたとき、Ｌ＞０に設定されていることを特徴とするものである。
請求項３に記載の発明は、請求項２に記載の構成において、前記Ｌは、少なくとも前記発光素子又は前記受光素子の１個分の距離であることを特徴とするものである。
【００１１】
上述のように、隣接した発光素子と面型受光素子を光ファイバの接続方向に少なくとも相互に離間するようにずれた位置に配置すると共に、受光素子を発光素子よりも光ファイバの接続方向の後方に配置すると、光ファイバの間隔を広げることなく、光素子間の間隔を広くすることができるので、光素子間のクロストーク効果を低減させることができ、また、電気配線のレイアウトなどの制約の生じることがなくなる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、図面に基づいて本発明の実施の形態を詳細に説明する。
図１（ａ）、（ｂ）はそれぞれ、本発明にかかる光素子実装基板の一実施形態の斜視図および平面図である。
本実施形態は、基板１に光ファイバ４を精密に位置決めする２本のＶ溝１２ａ、１２ｂを並行に設け、Ｖ溝１２ａ、１２ｂの端部近傍に発光素子１３および受光素子１４を前記光ファイバ４に光学的に接続するように高精度に位置決めして実装したものである。
本実施形態が従来例と異なる特徴的なことは、２本のＶ溝１２ａ、１２ｂの長さが異なり、Ｖ溝１２ａがＶ溝１２ｂよりも短くなっており、発光素子１３が受光素子１４よりも基板１の光ファイバ接続端面に近い位置に実装されていることである。そうして、発光素子１３と受光素子１４は、Ｖ溝１２ａ、１２ｂの方向（光ファイバの接続方向）に距離Ｌだけ離間するように配置されている。
【００１３】
本実施形態では、発光素子１３と受光素子１４がＶ溝１２ａ、１２ｂの長手方向に離間するように位置しているため、発光素子１３と受光素子１４の電気的クロストーク効果を防ぐことができる。それとともに、光的クロストークについても低減されることが期待できる。
また、発光素子１３および受光素子１４の幅ＷをＶ溝１２ａ、１２ｂの間隔Ｄよりも大きくすることができ、言い換えると、幅Ｗよりも間隔Ｄを小さくすることができる。従って、幅Ｗが２５０μｍを超えても、Ｖ溝１２ａ、１２ｂの間隔Ｄを２５０μｍ（光ファイバテープ心線を構成する光ファイバの標準ピッチ）に狭くし、光モジュールの大型化を防ぐことができる。
さらに、発光素子１３と受光素子１４の実装作業が容易になり、さらに、配線のレイアウトや基板１上に実装されるＩＣなどの配置の自由度が大きくなる。
【００１４】
なお、本実施形態では、発光素子１３が受光素子１４よりも基板１の光ファイバ接続端面に近く位置しているが、逆に受光素子１４が発光素子１３よりも光ファイバ接続端面に近く位置してもよい。
【００１５】
図２（ａ）および（ｂ）はそれぞれ、本発明の他の実施形態の斜視図および平面図である。
本実施形態では、発光素子１３は基板１の端面近傍に取り付けられ、受光素子１４は基板１の中程に取り付けられ、受光素子１４と接続する光ファイバを導くＶ溝１２ｃが基板１に設けられている。本実施形態では、１本のＶ溝１２ｃの長さを調整することにより、発光素子１３と受光素子１４を距離Ｌだけ離間させる。
このように発光素子１３と受光素子１４を配置した基板１では、光ファイバの位置決めは、特願平９−７０２１号に開示されているように、プラスチックパッケージを用いて行うことができる。
【００１６】
図３（ａ）、（ｂ）および（ｃ）はそれぞれ、さらなる他の実施形態の斜視図、平面図およびそのＡ−Ａ断面図である。本実施形態は、基板１に光ファイバを精密に位置決めするＶ溝１２ｄ、Ｖ溝１２ｄよりも長いＶ溝１２ｅを並行に設け、Ｖ溝１２ｄの端部近傍に光ファイバに光学的に接続する発光素子１３、Ｖ溝１２ｅの端部近傍に光ファイバに光学的に接続する面型受光素子１５を高精度に位置決めして実装したものである。
本実施形態において、Ｖ溝１２ｅに位置決めされた光ファイバ４から入射された光はＶ溝１２ｅの斜めの端面で上方に反射され、基板１に面した面型受光素子１５の受光面１５ａで受光される。
【００１７】
上記実施形態は２本の光ファイバを接続する光素子実装基板であったが、接続する光ファイバは２本に限定されることはない。例えば図４に示すように、図１に示したＶ溝１２ａ、１２ｂのペアを複数ペア（図４では３ペア）設け、隣接する発光素子１３と受光素子１４の位置をＶ溝１２ａ、１２ｂの長手方向にずらして位置決めしてもよい。さらに図５に示すように、Ｖ溝１２ｆ、１２ｇを並行に設けて、光素子としてアレイ型発光素子１６（４個の発光部を有する）とアレイ型受光素子１７（４個の受光部を有する）を光ファイバ４の長手方向に位置をずらして設けてもよい。
【００１８】
また、上記実施形態は、動作電流が大きく異なる発光素子と受光素子を同一基板に搭載した光送受信モジュールの場合に最も効果的だが、本発明は、発光素子同士( 若しくは受光素子同士) を搭載した送信( あるいは受信) モジュールの場合でも、電気及び光クロストークを防ぐために有効である。
【００１９】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、光ファイバの間隔を広げることなく、光素子間の間隔を広くすることができるので、光素子間の電気的干渉を低減させることができるという優れた効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】（ａ）、（ｂ）はそれぞれ、本発明にかかる光素子実装基板の一実施形態の斜視図および平面図である。
【図２】（ａ）および（ｂ）はそれぞれ、本発明の他の実施形態の斜視図および平面図である。
【図３】（ａ）、（ｂ）および（ｃ）はそれぞれ、さらなる他の実施形態の斜視図、平面図およびそのＡ−Ａ断面図である。
【図４】さらなる他の実施形態の斜視図である。
【図５】さらなる他の実施形態の斜視図である。
【図６】従来の光モジュールの斜視図である。
【図７】（ａ）および（ｂ）はそれぞれ、従来の光素子実装基板の斜視図および平面図である。
【符号の説明】
１基板
１２ａ〜１２ｇＶ溝
１３発光素子
１４受光素子
１５面型受光素子
１５ａ受光面
１６アレイ型発光素子
１７アレイ型受光素子

Claims

複数の光ファイバが同一方向に接続される基板上に、光ファイバに光学的に接続される少なくとも１つの発光素子と少なくとも１つの受光素子が実装された光素子実装基板において、
前記受光素子は面型受光素子であり、前記発光素子と前記受光素子のうち少なくとも隣接する発光素子と受光素子は、光ファイバの接続方向に少なくとも相互に離間するようにずれた位置に実装されると共に、前記受光素子が前記発光素子よりも前記光ファイバの接続方向の後方にあることを特徴とする光素子実装基板。
前記光ファイバの接続方向における前記発光素子の後端面と前記受光素子の前端面との距離をＬとしたとき、
Ｌ＞０
に設定されていることを特徴とする請求項１に記載の光素子実装基板。
前記Ｌは、少なくとも前記発光素子又は前記受光素子の１個分の距離であることを特徴する請求項２に記載の光素子実装基板。