JP4985772B2 - 光サブアセンブリの製造方法および光サブアセンブリ - Google Patents

光サブアセンブリの製造方法および光サブアセンブリ Download PDF

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Description

この発明は、サーバシステムやネットワーク装置の光インタコネクトなどに適用される光サブアセンブリの製造方法、光サブアセンブリおよびこの光サブアセンブリを適用した光インタコネクト用デバイス、ＷＤＭ発振器および受信回路に関する。
光ファイバ群を用いて、チップ間、ボード間またはラック間でデータを並列伝送する光インタコネクトにおいては、電気信号を光信号に変換する送信光サブアセンブリ（ＴＯＳＡ：Ｔｒａｎｓｍｉｔｔｅｒ Ｏｐｔｉｃａｌ ＳｕｂＡｓｓｅｍｂｌｙ）や、光信号を電気信号に変換する受信光サブアセンブリ（ＲＯＳＡ：Ｒｅｃｅｉｖｅｒ Ｏｐｔｉｃａｌ ＳｕｂＡｓｓｅｍｂｌｙ）が用いられる（たとえば、下記特許文献１〜５参照。）。
図２６は、光インタコネクトモジュールを示す斜視図である。図２６に示すように、光インタコネクトモジュール２６１０は、ボード２６２０間を光ファイバ２６３０によって接続するための接続モジュールである。光インタコネクトモジュール２６１０は、光送信モジュール２６４０と、光受信モジュール２６５０と、を備えている。
光送信モジュール２６４０は、送信回路２６４１と、光サブアセンブリ２６４２と、を備えている。送信回路２６４１は、ボード２６２０の回路素子から伝送されたデータ信号に基づく電気信号を光サブアセンブリ２６４２へ出力する。光サブアセンブリ２６４２は、ＬＤ（Ｌａｓｅｒ Ｄｉｏｄｅ）を備え、送信回路２６４１から出力された電気信号に基づく光信号を光ファイバ２６３０を介して出射するＴＯＳＡである。
光受信モジュール２６５０は、光サブアセンブリ２６５１と、受信回路２６５２と、を備えている。光サブアセンブリ２６５１は、ＰＤ（Ｐｈｏｔｏ Ｄｉｔｅｃｔｏｒ）を備え、光ファイバ２６３０を介して受光した光信号に基づく電気信号を受信回路２６５２へ出力するＲＯＳＡである。受信回路２６５２は、光サブアセンブリ２６５１から出力された電気信号をデータ信号に復調し、復調したデータ信号をボード２６２０の回路素子へ出力する。
図２７は、従来の光サブアセンブリを示す正面断面図である。図２７に示すように、従来の光サブアセンブリ２７００は、配線基板２７１０上に配置されたＬＤなどの光電変換素子２７２０と、光電変換素子２７２０を気密封止する金属キャップ２７３０と、を備えている。配線基板２７１０には、光電変換素子と接続するリードピンなどが設けられている。金属キャップ２７３０にはレンズ部材２７４０が設けられている。
光電変換素子２７２０がＬＤの場合、光サブアセンブリ２７００は、ＬＤによって生成した光信号をレンズ部材２７４０を介して出射する。光電変換素子２７２０がＰＤの場合、光サブアセンブリ２７００は、レンズ部材２７４０を介して入射された光信号をＰＤによって受光する。また、金属キャップ２７３０には光ファイバ接続用のフェルールなどが取り付けられる。
図２８は、従来の光サブアセンブリの光軸合わせを示す正面断面図である。図２８において、符号２７２１は光電変換素子２７２０の光軸を示している。符号２７４１はレンズ部材２７４０の光軸を示している。従来の光サブアセンブリ２７００においては、光学特性を向上させるため、光軸２７２１と光軸２７４１とが一致するように、配線基板２７１０に配置された光電変換素子２７２０に対してレンズ部材２７４０を位置決めする。
光電変換素子２７２０がＬＤである場合、ＬＤから出射されてレンズ部材２７４０を通過した光信号をモニタし、モニタした光信号の強度が最大となるようにレンズ部材２７４０を位置決めする。光電変換素子２７２０がＰＤである場合、レンズ部材２７４０を介して入射された光信号に基づいてＰＤから出力された電気信号をモニタし、モニタした電気信号の強度が最大となるようにレンズ部材２７４０を位置決めする。
レンズ部材２７４０を位置決めした状態で、溶接などの方法により金属キャップ２７３０を配線基板２７１０に固定する。これにより、配線基板２７１０および金属キャップ２７３０によって光電変換素子２７２０が気密封止される。光電変換素子２７２０が気密封止された空間は、たとえば直径５〜６ｍｍ×高さ５〜６ｍｍの円柱形である。
また、配線基板２７１０に対して光電変換素子２７２０を位置決めする場合に、配線基板２７１０上に配置した半田バンプに光電変換素子２７２０の電極を配置し、半田バンプを加熱して溶融させることで、溶融した半田バンプの表面張力に起因して光電変換素子２７２０が配線基板２７１０に対して自己整合的に位置決めされるセルフアライメント効果が利用されている（たとえば、下記非特許文献１参照。）。
特開２００５−３３８４０８号公報 特開平１１−３４５９５５号公報 特開平９−１９７１５８号公報 特開平７−２０９５５８号公報 特開平５−１３４１３７号公報
佐々木純一 伊藤正隆 本望宏 金山義信、「ＡｕＳｎバンプ接合による光素子のセルフアライメント実装」、ｖｏｌ．９３、電子情報通信学会、１９９３年１２月、ｐ．６１−ｐ．６６
しかしながら、上述した従来技術では、光電変換素子２７２０を気密封止するための金属キャップ２７３０が必要であり、レンズ部材２７４０と金属キャップ２７３０との接合部分が存在するため光サブアセンブリ２７００が大型化（たとえば直径５ｍｍ×高さ５ｍｍ）するという問題がある。このため、たとえば光インタコネクトにおいて要求される実装密度（たとえば０．２５ｍｍ間隔の配列）を満たすことができないという問題がある。
また、光電変換素子２７２０の出力信号をモニタしながらレンズ部材２７４０を位置決めする必要があるため、レンズ部材２７４０の位置決めに時間がかかり、光サブアセンブリ２７００の製造に時間がかかるという問題がある。また、光電変換素子２７２０の出力信号をモニタするモニタ装置や、レンズ部材２７４０の位置決めを行う位置決め装置が必要となるため、光サブアセンブリ２７００の製造コストが高くなるという問題がある。
この発明は、上述した問題点を解消するものであり、光サブアセンブリの小型化を図りつつ、光サブアセンブリの低コスト化を図ることができる光サブアセンブリの製造方法、光サブアセンブリおよびこの光サブアセンブリを適用した光インタコネクト用デバイス、ＷＤＭ発振器および受信回路を提供することを目的とする。
この発明にかかる光サブアセンブリの製造方法は、接続電極と凸状の高融点ガラスとを互いの相対位置を決めて配線基板上に形成する形成工程と、前記接続電極上に光電変換素子を位置決めして接続する位置決め工程と、前記高融点ガラス上に前記高融点ガラスよりも融点が低い低融点ガラスを配置する配置工程と、前記高融点ガラスに合わせた形状の突起部とレンズ部とを有し、前記突起部と前記レンズ部の光軸との相対位置が前記接続電極と前記高融点ガラスとの相対位置に応じて決められたレンズ部材の前記突起部を前記低融点ガラス上に配置して固定する固定工程と、を含み、前記固定工程では、前記低融点ガラスを溶融させることで前記高融点ガラスに対して前記レンズ部材を位置決めすることを特徴とする。
上記構成によれば、溶融した低融点ガラスの表面張力に起因するセルフアライメント効果を利用してレンズ部材を配線基板および高融点ガラスに対して自動的、高精度かつ高速に位置決めできる。このため、光サブアセンブリの製造時間を短縮することができる。
また、前記形成工程では、前記接続電極を囲む環状に前記高融点ガラスを形成し、前記レンズ部材の前記突起部は前記高融点ガラスに合わせた環状に形成され、前記固定工程では、前記配線基板、前記高融点ガラス、前記低融点ガラスおよび前記レンズ部材によって前記光電変換素子を気密封止することを特徴とする。
上記構成によれば、接続電極を囲む環状にレンズ部材の突起部、高融点ガラスおよび低融点ガラスを形成することで、金属キャップを用いることなくレンズ部材によって光電変換素子を気密封止できる。このため、光サブアセンブリを小型化することができる。
この発明によれば、光サブアセンブリの小型化を図りつつ、光サブアセンブリの低コスト化を図ることができるという効果を奏する。
実施の形態１にかかる光サブアセンブリを示す正面断面図である。 実施の形態１にかかる光サブアセンブリの配線基板およびＬＤを示す一部透過平面図である。 実施の形態１にかかる光サブアセンブリのレンズ部材を示す一部透過平面図である。 実施の形態１にかかる光サブアセンブリの製造工程の一例を示すフローチャートである。 図４のステップＳ４０１に対応した工程図である。 図４のステップＳ４０２およびＳ４０３に対応した工程図（その１）である。 図４のステップＳ４０２およびＳ４０３に対応した工程図（その２）である。 図４のステップＳ４０２およびＳ４０３に対応した工程図（その３）である。 図４のステップＳ４０２およびＳ４０３に対応した工程図（その４）である。 図４のステップＳ４０４に対応した工程図（その１）である。 図４のステップＳ４０４に対応した工程図（その２）である。 図４のステップＳ４０４に対応した工程図（その３）である。 図４のステップＳ４０５に対応した工程図である。 図４のステップＳ４０６およびＳ４０７に対応した工程図である。 図４のステップＳ４０８に対応した工程図である。 実施の形態２にかかる光サブアセンブリを示す正面断面図である。 実施の形態２にかかる光サブアセンブリの配線基板およびＬＤを示す一部透過平面図である。 実施の形態２にかかる光サブアセンブリのレンズ部材を示す一部透過平面図である。 実施の形態２にかかる光サブアセンブリの製造工程の一例を示すフローチャートである。 図１９のステップＳ１９０６およびＳ１９０８に対応した工程図である。 本発明の実施例１にかかるＯＳＡアレイを示す正面断面図である。 本発明の実施例２にかかる光インタコネクト用デバイスを示す正面断面図である。 本発明の実施例３にかかるＷＤＭ発振器を示す正面断面図である。 本発明の実施例４にかかる受信回路を示す概略平面図である。 本発明の実施例４にかかる受信回路を示す正面断面図である。 光インタコネクトモジュールを示す斜視図である。 従来の光サブアセンブリを示す正面断面図である。 従来の光サブアセンブリの光軸合わせを示す正面断面図である。
以下に添付図面を参照して、この発明にかかる光サブアセンブリの製造方法および光サブアセンブリの好適な実施の形態を詳細に説明する。
（実施の形態１）
図１は、実施の形態１にかかる光サブアセンブリを示す正面断面図である。実施の形態１にかかる光サブアセンブリ１００は、入力された電気信号に応じた光信号を生成して出射するＴＯＳＡである。図１に示すように、光サブアセンブリ１００は、配線基板１１０と、接続電極１２０と、半田バンプ１３０と、高融点ガラス１４０と、低融点ガラス１５０と、ＬＤ１６０と、レンズ部材１７０と、を備えている。
配線基板１１０は、たとえばアルミナ（酸化アルミニウム）などのセラミック基板である。接続電極１２０は、配線基板１１０とＬＤ１６０とを接続する電極であり、配線基板１１０上に形成されている。半田バンプ１３０（第二低融点部材）は、接続電極１２０よりも融点が低く、接続電極１２０上に配置されている。半田バンプ１３０は金とすずの合金（半田金属）である。
高融点ガラス１４０（高融点部材）は、配線基板１１０上に凸状に形成されている。高融点ガラス１４０は、配線基板１１０との相対位置を決めて配線基板１１０上に形成されている。高融点ガラス１４０はたとえばシリカガラスである。低融点ガラス１５０（低融点部材）は、高融点ガラス１４０よりも融点が低いガラス部材である。低融点ガラス１５０は、高融点ガラス１４０上に配置されている。低融点ガラス１５０は、たとえば燐やボロンなどの不純物を添加したシリカガラスである。
ＬＤ１６０（光電変換素子）は、半田バンプ１３０を介して接続電極１２０に接続されている。ＬＤ１６０は、発光部１６１と発光部１６１に電気信号を伝送する電極１６２とを有している。ＬＤ１６０の電極１６２は半田バンプ１３０上に配置されている。また、ＬＤ１６０は、配線基板１１０、高融点ガラス１４０、低融点ガラス１５０およびレンズ部材１７０によって気密封止されている。
レンズ部材１７０は、高融点ガラス１４０に合わせた形状の突起部１７１とレンズ部１７２とを有する。高融点ガラス１４０に合わせた突起部１７１の形状とは、突起部１７１を高融点ガラス１４０上に配置した場合に、互いの接合面の形状がほぼ一致する形状である。特に、この接合面の形状が完全に一致する形状に突起部１７１を形成することで、後述するセルフアライメント効果による位置決めの精度を高めることができる。
たとえば、高融点ガラス１４０と突起部１７１とを同半径の円環状に形成し、互いの接合面を同半径の円形状とする。また、レンズ部材１７０は、突起部１７１を低融点ガラス１５０上に配置して高融点ガラス１４０および配線基板１１０に対して固定される。また、レンズ部材１７０は、低融点ガラス１５０を溶融させることに起因するセルフアライメント効果によって高融点ガラス１４０に対して位置決めされた状態で、高融点ガラス１４０と接合されている。
また、突起部１７１とレンズ部１７２とを備えるレンズ部材１７０を一体の透過部材によって構成することで、突起部１７１にも光透過性を持たせることができる。また、レンズ部材１７０には、低融点ガラス１５０よりも高い融点（たとえば高融点ガラス１４０と同程度の融点）を有する透過部材を用いる。レンズ部材１７０のレンズ部１７２の光軸１７３は、ＬＤ１６０の発光部１６１の光軸１６３と一致している。
図２は、実施の形態１にかかる光サブアセンブリの配線基板およびＬＤを示す一部透過平面図である。図１は図２のＡＡ’断面図である。図２に示すように、発光部１６１はＬＤ１６０の表面に設けられ、電極１６２はＬＤ１６０の裏面に４つ設けられている。４つの電極１６２は、ＬＤ１６０の裏面の四隅に、発光部１６１の光軸１６３からの距離が互いに等しくなるように設けられている。
接続電極１２０は、配線基板１１０上に４つ形成されている。４つの接続電極１２０は、４つの電極１６２に対応した位置にそれぞれ形成され、それぞれ半田バンプ１３０を介してＬＤ１６０の電極１６２と接合している。高融点ガラス１４０は、配線基板１１０上で接続電極１２０を囲む円環状（ドーナツ型）に形成されている。
また、高融点ガラス１４０は、４つの接続電極１２０の中心点を中心とした円環状（半径をｒとする）に形成されている。接続電極１２０に接続されたＬＤ１６０の光軸１６３は４つの接続電極１２０の中心点を通過するため、高融点ガラス１４０は、ＬＤ１６０の光軸１６３を中心とした円環状に形成される。
なお、ここでは、ＬＤ１６０の４つの電極１６２の形状は、それぞれ４つの接続電極１２０に合わせた形状である。ＬＤ１６０の４つの電極１６２は、４つの半田バンプ１３０を溶融させることに起因するセルフアライメント効果によってそれぞれ４つの接続電極１２０に対して位置決めされた状態で接合されている。
図３は、実施の形態１にかかる光サブアセンブリのレンズ部材を示す一部透過平面図である。図３に示すように、レンズ部材１７０のレンズ部１７２はレンズ部材１７０の表面に設けられ、突起部１７１はレンズ部材１７０の裏面に設けられている。レンズ部材１７０の突起部１７１は、高融点ガラス１４０に合わせた円環状に形成されている。また、レンズ部材１７０の突起部１７１と光軸１７３との相対位置は、接続電極１２０と高融点ガラス１４０との相対位置に応じて決められる。
ここでは、高融点ガラス１４０は４つの接続電極１２０の中心点を中心とした半径ｒの円環状（図２参照）であるため、レンズ部材１７０の突起部１７１は、レンズ部材１７０の光軸１７３を中心とした半径ｒの円環状に形成されている。このため、高融点ガラス１４０とレンズ部材１７０の突起部１７１とを位置を合わせて接合することで、４つの接続電極１２０の中心点を通過する発光部１６１の光軸１６３と、レンズ部１７２の光軸１７３と、が一致する。
図４は、実施の形態１にかかる光サブアセンブリの製造工程の一例を示すフローチャートである。図４に示すように、まず、ＬＤ１６０の電極１６２が配置される配線基板１１０上の位置に接続電極１２０を形成する（ステップＳ４０１）。つぎに、ステップＳ４０１によって形成した接続電極１２０との相対位置を決めて配線基板１１０上に高融点ガラス１４０を形成する（ステップＳ４０２）。
つぎに、ステップＳ４０２によって形成した高融点ガラス１４０上に低融点ガラス１５０を配置する（ステップＳ４０３）。つぎに、ステップＳ４０１によって形成した接続電極１２０上に半田バンプ１３０を配置する（ステップＳ４０４）。つぎに、ステップＳ４０４によって配置した半田バンプ１３０上にＬＤ１６０を配置する（ステップＳ４０５）。
つぎに、半田バンプ１３０を溶融させることによって配線基板１１０に対してＬＤ１６０を位置決めする（ステップＳ４０６）。つぎに、半田バンプ１３０を冷却することによって配線基板１１０に対してＬＤ１６０を固定する（ステップＳ４０７）。つぎに、ステップＳ４０３によって配置した低融点ガラス１５０上にレンズ部材１７０を配置する（ステップＳ４０８）。
つぎに、低融点ガラス１５０を溶融させることによって配線基板１１０に対してレンズ部材１７０を位置決めする（ステップＳ４０９）。つぎに、低融点ガラス１５０を冷却することによって配線基板１１０に対してレンズ部材１７０を固定し（ステップＳ４１０）、一連の光サブアセンブリ１００の製造工程を終了する。
図５は、図４のステップＳ４０１に対応した工程図である。ここでは、ＬＤ１６０の４つの電極１６２に対応した配線基板１１０上の位置に接続電極１２０を４つ形成する。図６〜図９は、図４のステップＳ４０２およびＳ４０３に対応した工程図（その１）〜（その４）である。まず、図６に示すように、化学的気相堆積法などによって高融点ガラス１４０の層、低融点ガラス１５０の層の順に配線基板１１０上に成膜する。
つぎに、図７に示すように、エッチング後の高融点ガラス１４０と接続電極１２０との相対位置が上述した位置となるように、低融点ガラス１５０上にフォトレジスト７１０を円環状にパターニングする。つぎに、図８に示すように、化学的イオンエッチング法などによって、高融点ガラス１４０および低融点ガラス１５０のうちフォトレジスト７１０がパターニングされていない部分を除去する。
つぎに、図９に示すように、酵素プラズマを用いた灰化および洗浄などによってフォトレジスト７１０を除去する。これによって、配線基板１１０上に高融点ガラス１４０および低融点ガラス１５０が形成される。図１０〜図１２は、図４のステップＳ４０４に対応した工程図（その１）〜（その３）である。図１０に示すように、配線基板１１０の表面のうち接続電極１２０を除いた部分にフォトレジスト１０１０をパターニングする。
つぎに、図１１に示すように、真空蒸着法などによって半田金属１３０ａの層を成膜する。つぎに、図１２に示すように、アセトンなどの有機溶剤に浸透させるリフトオフ法などによって、フォトレジスト１０１０およびフォトレジスト１０１０上の半田金属１３０ａを除去する。これによって、接続電極１２０上に残った半田金属１３０ａを半田バンプ１３０として説明する。
図１３は、図４のステップＳ４０５に対応した工程図である。図１３に示すように、半田バンプ１３０上にＬＤ１６０の電極１６２を配置する。この工程においては、ＬＤ１６０の電極１６２は半田バンプ１３０上に正確に位置決めされている必要はなく、電極１６２が半田バンプ１３０上に乗っている状態にすればよい。
図１４は、図４のステップＳ４０６およびＳ４０７に対応した工程図である。ステップＳ４０６では、たとえば配線基板１１０および配線基板１１０上の素子全体を３００℃程度に加熱して半田バンプ１３０のみを溶融させる。この場合、半田バンプ１３０を除く全ての素子の融点を３００℃よりも高くしておく。半田バンプ１３０を溶融させると、図１４に示すように、溶融した半田バンプ１３０の表面張力に起因するセルフアライメント効果によって、ＬＤ１６０の電極１６２が接続電極１２０に対して一意に位置決めされる。
このため、ＬＤ１６０を配線基板１１０の所定位置に位置決めすることができる。つぎに、溶融した半田バンプ１３０を冷却して凝固させることで、配線基板１１０上に位置決めした状態でＬＤ１６０を固定することができる。溶融した半田バンプ１３０の冷却は、たとえば自然冷却により行う。
図１５は、図４のステップＳ４０８に対応した工程図である。図１５に示すように、低融点ガラス１５０上にレンズ部材１７０の突起部１７１を配置する。この工程においては、突起部１７１は低融点ガラス１５０上に正確に位置決めされている必要はなく、突起部１７１が低融点ガラス１５０上に乗っている状態にすればよい。
図４のステップＳ４０９およびＳ４１０に対応した工程図は、図１と同様であるため図示を省略する。低融点ガラス１５０を溶融させるために、たとえば低融点ガラス１５０にレーザを照射する。低融点ガラス１５０に照射するレーザには、たとえばフェムト秒レーザを用いる。これにより、低融点ガラス１５０を瞬間的に加熱することができる。
また、レンズ部材１７０の突起部１７１はレーザを透過させる光透過性を有する。これにより、図１５の符号１５１０に示すように、突起部１７１を介して低融点ガラス１５０にレーザを照射することで低融点ガラス１５０の温度を上昇させ、低融点ガラス１５０を溶融させることができる。
このとき、レーザのビーム焦点を低融点ガラス１５０に合わせることで、非線形な光吸収現象（二光子吸収）により、低融点ガラス１５０の温度を局部的に上昇させることができる。このため、半田バンプ１３０、高融点ガラス１４０、ＬＤ１６０、レンズ部材１７０などの低融点ガラス１５０周辺の素子を損傷させることなく低融点ガラス１５０を溶融させることができる。
たとえば、低融点ガラス１５０の円環に沿ってレーザの照射装置を回転させながらレーザを照射することで、低融点ガラス１５０全体を同時に溶融した状態にすることができる。レーザが照射され溶融した低融点ガラス１５０が自然冷却により再度固化状態となるまでの時間をΔｔ、レーザのスポットが低融点ガラス１５０の円環を回る周期をＴとする。
この場合、時間Δｔよりも周期Ｔが短くなるように、レーザパルスの照射エネルギー（１０〜１００ｎＪ／パルス）、パルス発生頻度（１ｋ〜１０ｋパルス／秒）、ビームの移動速度（０．１〜１０ｍｍ／ｓ）を制御することで、低融点ガラス１５０全体が同時に溶融した状態とすることができる。また、レーザの照射装置を複数用意して、複数の照射装置を低融点ガラス１５０の円環に沿って回転させてもよい。
たとえば２つの照射装置を、低融点ガラス１５０の円環上の互いに離れた位置に設けて同時に回転させることで、１回転毎に低融点ガラス１５０に対してレーザを２回照射することができる。このため、たとえばビームの移動速度（照射装置の回転速度）を半分にすることができる。なお、低融点ガラス１５０に対するレーザの照射は乾燥窒素雰囲気中で行うとよい。
また、突起部１７１を介して低融点ガラス１５０にレーザを照射する場合の、レンズ部材１７０におけるレーザの入射部１７４は、突起部１７１と低融点ガラス１５０の接合面と平行に形成されている。これにより、入射部１７４に対してレーザを垂直に入射すると、レーザが低融点ガラス１５０まで直進するため、低融点ガラス１５０に対してレーザを精度よく照射することができる。
また、入射部１７４の表面に無反射コーティングを施してもよい。これにより、入射部１７４におけるレーザの反射を防ぐことができ、低融点ガラス１５０に対してレーザを効率よく照射することができる。また、入射部１７４と、突起部１７１における低融点ガラス１５０との接合面と、の距離は、円環状に形成された突起部１７１の各部分において等しくなるように形成する。これにより、照射装置を回転させながらレーザを低融点ガラス１５０に照射する場合に、レーザのビーム焦点を一定にしておくことができる。
低融点ガラス１５０を溶融させると、図１に示すように、溶融した低融点ガラス１５０の表面張力に起因するセルフアライメント効果によって、レンズ部材１７０の突起部１７１が高融点ガラス１４０に対して一意に位置決めされる。このため、レンズ部材１７０を配線基板１１０の所定位置に位置決めし、ＬＤ１６０の光軸１６３とレンズ部材１７０の光軸１７３とを高精度に一致させることができる。
つぎに、溶融した低融点ガラス１５０を冷却して凝固させることで、配線基板１１０上に位置決めした状態でレンズ部材１７０を固定することができる。溶融した低融点ガラス１５０の冷却は、たとえば自然冷却により行う。これにより、配線基板１１０、高融点ガラス１４０、低融点ガラス１５０およびレンズ部材１７０によってＬＤ１６０が気密封止される。
このように、実施の形態１にかかる光サブアセンブリ１００の製造方法および光サブアセンブリ１００によれば、溶融した低融点ガラス１５０の表面張力に起因するセルフアライメント効果を利用してレンズ部材１７０を配線基板１１０および高融点ガラス１４０に対して自動的、高精度かつ高速に位置決めできる。このため、光サブアセンブリ１００の製造時間を短縮し、光サブアセンブリ１００の低コスト化を図ることができる。
たとえば、実施の形態１にかかる光サブアセンブリ１００の製造方法ではレンズ部材１７０の位置決めと、ＬＤ１６０の気密封止と、を低融点ガラス１５０の溶融によって同時に行うため、これらの作業時間を低融点ガラス１５０の溶融および冷却にかかる１０秒程度にすることができる。
また、ＬＤ１６０を囲む環状にレンズ部材１７０の突起部１７１、高融点ガラス１４０および低融点ガラス１５０を形成することで、金属キャップを用いることなくレンズ部材１７０によってＬＤ１６０を気密封止できる。このため、光サブアセンブリ１００を小型化することができる。また、光サブアセンブリ１００の接合部を減らすことができ、光サブアセンブリ１００を高精度に構成することができる。また、光サブアセンブリ１００の部品数を減らし、光サブアセンブリ１００の低コスト化を図ることができる。
また、レンズ部材１７０の突起部１７１に光透過性を持たせ、突起部１７１を介して低融点ガラス１５０にレーザを照射することで、容易に低融点ガラス１５０のみを加熱して溶融させることができる。このため、低融点ガラス１５０周辺の素子を損傷させることなく低融点ガラス１５０を溶融させることができる。レンズ部１７２はレンズの特性として光透過性を有するため、一体の透過部材によりレンズ部材１７０を形成することで、突起部１７１に容易に光透過性を持たせることができる。
また、低融点ガラス１５０を円環状に形成し、レーザの照射装置を回転させながら低融点ガラス１５０にレーザを照射することで、低融点ガラス１５０全体を効率的に加熱して溶融させることができる。また、回転させるレーザの照射装置を複数設けることで、低融点ガラス１５０全体をさらに効率的に加熱して溶融させることができる。
また、接続電極１２０および高融点ガラス１４０をリソグラフィによって形成することで、接続電極１２０と高融点ガラス１４０との相対位置を高精度に決めることができる。さらに、半田バンプ１３０および低融点ガラス１５０のセルフアライメント効果を利用することで、接続電極１２０に対してＬＤ１６０、高融点ガラス１４０に対してレンズ部材１７０を高精度に位置決めすることができる。このため、ＬＤ１６０の光軸１６３とレンズ部材１７０の光軸１７３とを容易かつ高精度に一致させ、光サブアセンブリ１００の光学特性を向上させることができる。
たとえば、リソグラフィによる接続電極１２０および高融点ガラス１４０の位置決め精度は±０．１μｍ、半田バンプ１３０によるセルフアライメント効果を利用したＬＤ１６０位置決め精度は０．５μｍ以下、低融点ガラス１５０によるセルフアライメント効果を利用したレンズ部材１７０の位置決め精度は０．５μｍ以下となり、これらを合わせた位置合わせ精度は最大で±１．２μｍとなる。
これにより、レンズ部材１７０の光軸１７３とＬＤ１６０の光軸１６３との位置決めに要求される光軸調整精度（たとえば±２．５μｍ以下）を満たすことができる。また、高融点部材および低融点部材に高融点ガラス１４０および低融点ガラス１５０などのガラス部材を用いることで、配線基板１１０とレンズ部材１７０との接合部分の強度や耐腐食性が向上し、ＬＤ１６０を安定して気密封止することができる。
（実施の形態２）
図１６は、実施の形態２にかかる光サブアセンブリを示す正面断面図である。図１７は、実施の形態２にかかる光サブアセンブリの配線基板およびＬＤを示す一部透過平面図である。図１６および図１７において、図１および図２に示した構成と同様の構成については同一の符号を付して説明を省略する。図１６は図１７のＡＡ’断面図である。
図１６および図１７に示すように、実施の形態２にかかる光サブアセンブリ１００の配線基板１１０には、４つ（複数）の高融点ガラス１４０が点在して形成されている。４つの高融点ガラス１４０は、ここではそれぞれ円柱形の凸状に形成されている。４つの高融点ガラス１４０は、配線基板１１０上に、ＬＤ１６０の光軸１６３を中心とした半径Ｒの円周上に等間隔で設けられている。低融点ガラス１５０は、４つの高融点ガラス１４０に対応して４つ設けられ、複数の高融点ガラス１４０上にそれぞれ配置されている。
また、配線基板１１０には、４つの高融点ガラス１４０の他に高融点ガラス１６１０（第二高融点部材）が形成されている。高融点ガラス１６１０は、配線基板１１０上で接続電極１２０を囲む円環状（ドーナツ型）に形成されている。また、高融点ガラス１６１０は、４つの接続電極１２０の中心点を中心とした半径ｒの円環状に形成されている。高融点ガラス１６１０はたとえば高融点ガラス１４０と同じ材質である。
また、レンズ部材１７０の突起部１６３０はレーザを透過させる光透過性を有する。たとえば、突起部１７１、レンズ部１７２および突起部１６３０を備えるレンズ部材１７０を一体の透過部材によって構成することで、突起部１７１および突起部１６３０に光透過性を持たせることができる。
接続電極１２０に接続されたＬＤ１６０の発光部１６１の光軸１６３は４つの接続電極１２０の中心点を通過するため、高融点ガラス１６１０は、ＬＤ１６０の発光部１６１の光軸１６３を中心とした円環状に形成される。高融点ガラス１６１０上には、高融点ガラス１６１０よりも融点が低い低融点ガラス１６２０（第三低融点部材）がそれぞれ配置されている。
低融点ガラス１６２０はたとえば低融点ガラス１５０と同じ材質である。レンズ部材１７０の突起部１７１は、４つの高融点ガラス１４０に対応して４つ設けられている。また、レンズ部材１７０は、４つの突起部１７１の他に、高融点ガラス１６１０に合わせた円環状の突起部１６３０（第二突起部）を有している。
また、レンズ部材１７０は、４つの突起部１７１をそれぞれ複数の低融点ガラス１５０上に配置するとともに、突起部１６３０を低融点ガラス１６２０上に配置した状態で配線基板１１０に対して固定される。また、レンズ部材１７０は、４つの低融点ガラス１５０を溶融させることで高融点ガラス１４０に対して位置決めされている。
図１８は、実施の形態２にかかる光サブアセンブリのレンズ部材を示す一部透過平面図である。図１８において、図３に示した構成と同様の構成については同一の符号を付して説明を省略する。図１８に示すように、レンズ部材１７０は、４つ高融点ガラス１４０に合わせて突起部１７１を４つ有している。４つの突起部１７１は、高融点ガラス１４０の円柱形の凸状に合わせて円柱形の凸状に形成されている。また、４つの突起部１７１は、レンズ部１７２の光軸１７３を中心とした半径Ｒの円周上に等間隔で設けられている。
レンズ部材１７０の突起部１６３０は、高融点ガラス１６１０に合わせた円環状に形成されている。また、レンズ部材１７０の突起部１６３０とレンズ部１７２の光軸１７３との相対位置は、接続電極１２０と高融点ガラス１４０との相対位置に応じて決められる。ここでは、レンズ部材１７０の突起部１６３０は、レンズ部材１７０のレンズ部１７２の光軸１７３を中心とした半径ｒの円環状に形成されている。
これにより、低融点ガラス１５０を溶融させることで、４つ高融点ガラス１４０と４つの突起部１７１とを位置合わせすることができる。また、溶融した低融点ガラス１５０を冷却することで、４つ高融点ガラス１４０と４つの突起部１７１とを位置合わせした状態で接合して固定することができる。このため、レンズ部１７２の光軸１７３と、４つ高融点ガラス１４０の中心点を通過する発光部１６１の光軸１６３と、が一致する。
また、低融点ガラス１６２０を溶融して冷却することで、高融点ガラス１６１０とレンズ部材１７０の突起部１６３０と接合して固定することができる。これにより、配線基板１１０、高融点ガラス１６１０、低融点ガラス１６２０およびレンズ部材１７０によってＬＤ１６０を気密封止することができる。
図１９は、実施の形態２にかかる光サブアセンブリの製造工程の一例を示すフローチャートである。図１９に示すように、まず、ＬＤ１６０の電極１６２が配置される配線基板１１０上の位置に接続電極１２０を形成する（ステップＳ１９０１）。接続電極１２０の形成については図５に示した工程図の通りであるため詳細な説明を省略する。
つぎに、ステップＳ１９０１によって形成した接続電極１２０との相対位置を決めて配線基板１１０上に高融点ガラス１４０および１６１０を形成する（ステップＳ１９０２）。つぎに、ステップＳ１９０２によって形成した高融点ガラス１４０および１６１０上に低融点ガラス１５０および１６２０をそれぞれ配置する（ステップＳ１９０３）。
具体的には、図６〜図９に示した工程図において、接続電極１２０、高融点ガラス１４０および高融点ガラス１６１０との相対位置が上述した位置となるように低融点ガラス１５０上にフォトレジスト７１０をパターニングすることで、高融点ガラス１４０および高融点ガラス１６１０を形成し、低融点ガラス１５０および低融点ガラス１６２０を配置することができる。
つぎに、ステップＳ１９０１によって形成した接続電極１２０上にＬＤ１６０を位置決めして接続する（ステップＳ１９０４）。ＬＤ１６０の位置決めおよび接続については、図１０〜図１４に示した工程図の通りであるため詳細な説明を省略する。つぎに、ステップＳ１９０３によって配置した低融点ガラス１５０上にレンズ部材１７０を配置する（ステップＳ１９０５）。
つぎに、低融点ガラス１５０を溶融させることによって配線基板１１０に対してレンズ部材１７０を位置決めする（ステップＳ１９０６）。つぎに、低融点ガラス１５０を冷却することによって配線基板１１０に対してレンズ部材１７０を固定する（ステップＳ１９０７）。つぎに、低融点ガラス１６２０を溶融して冷却することで高融点ガラス１６１０とレンズ部材１７０の突起部１６３０と接合し、ＬＤ１６０を気密封止して（ステップＳ１９０８）一連の光サブアセンブリ１００の製造工程を終了する。
図２０は、図１９のステップＳ１９０６およびＳ１９０８に対応した工程図である。ステップＳ１９０６においては、図２０の符号２０１０に示すように、レンズ部材１７０の突起部１７１を介してフェムト秒レーザなどのレーザを低融点ガラス１５０に照射することで、低融点ガラス１５０を溶融させる。
ここで、低融点ガラス１５０は、４つの高融点ガラス１４０に対応して点在して４つ設けられているため、レーザの照射装置を４つ用いてこれらの低融点ガラス１５０に対して同時にレーザを照射すれば、これらの低融点ガラス１５０を同時に溶融させることが容易となる。このため、配線基板１１０に対してレンズ部材１７０を高速かつ高精度に位置決めすることができる。
また、ステップＳ１９０８においては、符号２０２０に示すように、突起部１６３０を介してフェムト秒レーザなどのレーザを低融点ガラス１６２０に照射することで、低融点ガラス１６２０を溶融させる。低融点ガラス１６２０は、円環状に形成されているため、上述した実施の形態１にかかる低融点ガラス１５０と同様の方法で溶融させることができる。
ここで、ステップＳ１９０６によってレンズ部材１７０の位置決めは済んでいるため、ステップＳ１９０８においては位置決めの精度は必要なく、ＬＤ１６０を円環状の低融点ガラス１６２０で気密封止できればよい。このため、高融点ガラス１６３０およびレンズ部材１７０の突起部１６３０は、高融点ガラス１４０およびレンズ部材１７０の突起部１７１ほど高精度に形成する必要はない。
たとえば、低融点ガラス１５０にレンズ部材１７０の突起部１７１を配置したときに、突起部１６３０が低融点ガラス１６２０に接触しないように突起部１６３０を短めに形成しておいてもよい。この場合、突起部１６３０は、低融点ガラス１６２０に高精度に合わせた形状でなくてもよい。
そして、ステップＳ１９０８において、まず突起部１６３０に対してレーザを照射して突起部１６３０を溶融させることで、溶融した突起部１６３０が自重で低融点ガラス１６２０に接触するまで垂れ下がるようにする。つぎに、低融点ガラス１６２０にレーザを照射して溶融させて突起部１６３０と接合することで、ＬＤ１６０を確実に気密封止することができる。
このように、実施の形態２にかかる光サブアセンブリ１００の製造方法および光サブアセンブリ１００によれば、実施の形態１の効果を奏するとともに、点在させた低融点ガラス１５０によって精度よくレンズ部材１７０を位置決めすることができるとともに、円環状に形成した低融点ガラス１６２０によってＬＤ１６０を気密封止することができる。
なお、上述した各実施の形態において、高融点ガラス１４０などを配線基板１１０に設けることによって配線基板１１０上に高融点部材を形成する構成について説明したが、配線基板１１０自体を高融点の材質にし、たとえば配線基板１１０上に溝を設けて配線基板１１０の一部を凸状にすることで配線基板１１０上に高融点部材を形成してもよい。
また、上述した各実施の形態において、光電変換素子としてＬＤ１６０を接続電極１２０上に設けることで光サブアセンブリ１００をＴＯＳＡとして構成する場合について説明したが、ＬＤ１６０に代えてＰＤを接続電極１２０上に設けることで、光サブアセンブリ１００をＲＯＳＡとして構成することができる。この場合、レンズ部材１７０のレンズ部１７２の光軸１７３をＰＤの光軸（ＰＤの受光感度が最も高くなる光路）と一致させる。
また、上述した各実施の形態において、高融点部材および低融点部材として高融点ガラス１４０および低融点ガラス１５０を用いる構成について説明したが、高融点部材および低融点部材はこれらのガラス部材に限らない。すなわち、高融点部材および低融点部材は、互いに融点が異なり、溶融によって接合が可能な部材であればよい。
また、上述した各実施の形態において、接続電極１２０上に半田バンプ１３０を配置し、半田バンプ１３０上にＬＤ１６０の電極１６２を配置する方法について説明したが、ＬＤ１６０を位置決めする方法はこれに限らない。たとえば、あらかじめＬＤ１６０の電極１６２に半田バンプ１３０を溶接しておき、接続電極１２０上に半田バンプ１３０とＬＤ１６０とをまとめて配置してもよい。
また、上述した実施の形態１において、高融点ガラス１４０は、配線基板１１０上で接続電極１２０を囲む円環状（ドーナツ型）に形成する構成について説明したが、高融点ガラス１４０の形状は円環に限らない。たとえば、高融点ガラス１４０は、接続電極１２０を囲む環状の矩形や、接続電極１２０を囲む環状の楕円形としてもよい。実施の形態２にかかる高融点ガラス１６１０についても同様である。
また、上述した実施の形態１において、低融点ガラス１５０の円環に沿ってレーザの照射装置を回転させながらレーザを照射させる方法について説明したが、レーザの照射方法はこれに限らず、複数の照射装置を低融点ガラス１５０の円環に沿って並べ、低融点ガラス１５０全体に同時にレーザを照射してもよい。実施の形態２にかかる低融点ガラス１６２０についても同様である。
また、上述した実施の形態２において、高融点ガラス１４０、低融点ガラス１５０およびレンズ部材１７０の突起部１７１をそれぞれ４つずつ設ける構成について説明したが、これらはそれぞれ４つずつに限らない。たとえば、高融点ガラス１４０が円柱である場合、これらを少なくともそれぞれ２つずつ設けることで、セルフアライメント効果によるレンズ部材１７０の位置決めを行うことができる。各実施の形態の接続電極１２０、半田バンプ１３０およびＬＤ１６０の電極１６２についても同様である。
また、上述した実施の形態２において、低融点ガラス１５０に対応してレーザの照射装置を４つ用いてこれらの低融点ガラス１５０に対してレーザを照射する方法について説明したが、レーザの照射方法はこれに限らず、１つの照射装置を移動させながら４つの低融点ガラス１５０に対して順次レーザを照射し、４つの低融点ガラス１５０を同時に溶融させてもよい。
（実施例１）
図２１は、本発明の実施例１にかかるＯＳＡアレイを示す正面断面図である。本発明の実施例１にかかる光サブアセンブリ（ＯＳＡ）アレイ２１００は、本発明の実施の形態１にかかる光サブアセンブリ１００を複数アレイ状に配置した実施例である。図２１に示すように、ＯＳＡアレイ２１００は、複数の光サブアセンブリ１００と、ガイドピン２１１０と、フェルール２１２０と、複数の光ファイバ２１３０と、を備えている。
複数の光サブアセンブリ１００は、上述したようにＬＤ１６０を備え、ＴＯＳＡとして構成されている。複数の光サブアセンブリ１００はアレイ状に並んでおり、それぞれの配線基板１１０が一体的に構成されている。複数の光サブアセンブリ１００は、上述したセルフアライメント効果を利用して配線基板１１０に対して位置決めされている。
ガイドピン２１１０は、複数の光サブアセンブリ１００の一体的に構成された配線基板１１０に対してフェルール２１２０を固定する。フェルール２１２０は、複数の光ファイバ２１３０を、複数の光サブアセンブリ１００のレンズ部材１７０のそれぞれの光軸１７３上に位置決めする。フェルール２１２０は、たとえばＭＴ（Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌｌｙ Ｔｒａｎｓｆｅｒａｂｌｅ）フェルールである。
光サブアセンブリ１００は、ＬＤ１６０によって生成した光信号を光ファイバ２１３０を介して出射する。また、ＬＤ１６０に代えてＰＤを備え、光サブアセンブリ１００をＲＯＳＡとして構成した場合、光サブアセンブリ１００は、光ファイバ２１３０を介して受光した光信号を電気信号に変換する。
本発明の実施例１にかかるＯＳＡアレイ２１００によれば、光サブアセンブリ１００のサイズを０．２ｍｍ（直径）×０．２ｍｍ（高さ）程度にすることができる。このため、複数の光サブアセンブリ１００をたとえば０．２５ｍｍ間隔でアレイ状に実装することができ、光インタコネクトにおいて要求される実装密度を満たすことができる。
（実施例２）
図２２は、本発明の実施例２にかかる光インタコネクト用デバイスを示す正面断面図である。本発明の実施例２にかかる光インタコネクト用デバイス２２００は、チップやボード上で光信号を空間伝搬によって伝送する光インタコネクト用デバイスに本発明の実施の形態１にかかる光サブアセンブリ１００を適用した実施例である。図２２に示すように、光インタコネクト用デバイス２２００は、ＴＯＳＡ２２１０と、ＲＯＳＡ２２２０と、を備えている。
ＴＯＳＡ２２１０は、実施の形態１にかかる光サブアセンブリ１００においてレンズ部材１７０を変形させた構成となっている。レンズ部材１７０は、ＬＤ１６０から垂直に出射された光を直角に反射させる反射ミラー２２１１を備えている。また、レンズ部材１７０のレンズ部１７２は、ＬＤ１６０から出射され反射ミラー２２１１によって反射した光を通過させる位置に設けられている。
レンズ部１７２の光軸１７３は、ＬＤ１６０から出射され反射ミラー２２１１によって反射した光の光路２２１２（所定光路）と一致している。これにより、ＬＤ１６０から出射された光は、配線基板１１０に対して水平となってレンズ部１７２から出射される。ＴＯＳＡ２２１０およびＲＯＳＡ２２２０は水平方向に実装され、それぞれの配線基板１１０は一体的に構成されている。
ＲＯＳＡ２２２０は、実施の形態１にかかる光サブアセンブリ１００においてレンズ部材１７０を変形させ、ＬＤ１６０に代えてＰＤ２２２１を備えた構成となっている。ＲＯＳＡ２２２０におけるレンズ部材１７０のレンズ部１７２は、ＴＯＳＡ２２１０から水平に出射された光を通過させる位置に設けられている。レンズ部１７２の光軸１７３は、ＴＯＳＡ２２１０から水平に出射された光の光路２２１２と一致している。
また、レンズ部材１７０は、レンズ部１７２を通過した光を直角に全反射させる反射ミラー２２２２を備えている。反射ミラー２２２２は、反射させた光の光軸２２２３がＰＤ２２２１の光軸と一致する位置に設けられている。これにより、ＴＯＳＡ２２１０から水平に出射された光は、ＰＤ２２２１によって受光される。このため、光インタコネクト用デバイス２２００は、ＴＯＳＡ２２１０からＲＯＳＡ２２２０へ、空間伝送によって光信号を伝送することができる。
本発明の実施例２にかかる光インタコネクト用デバイス２２００によれば、光サブアセンブリ１００のサイズを０．２ｍｍ（直径）×０．２ｍｍ（高さ）程度にすることができる。このため、複数の光サブアセンブリ１００をたとえば０．２５ｍｍ間隔でアレイ状に実装することができ、光インタコネクト用デバイスにおいて要求される実装密度を満たすことができる。また、配線基板１１０に対してＴＯＳＡ２２１０とＲＯＳＡ２２２０とのＬＤ１６０およびレンズ部材１７０を精度よく位置決めできるため、光の伝送精度を向上させることができる。
（実施例３）
図２３は、本発明の実施例３にかかるＷＤＭ発振器を示す正面断面図である。本発明の実施例３にかかる波長多重光（ＷＤＭ：Ｗａｖｅｌｅｎｇｔｈ Ｄｉｖｉｓｉｏｎ Ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｉｎｇ）発振器２３００は、異なる波長の複数の光を生成し、生成したそれぞれの光を多重化して出射する波長多重光発振器に本発明の実施の形態１にかかる光サブアセンブリ１００を適用した実施例である。
図２３に示すように、ＷＤＭ発振器２３００は、複数のＴＯＳＡ２３１０，２３２０，２３３０，２３４０と、反射部材２３５０と、を備えている。複数のＴＯＳＡ２３１０，２３２０，２３３０，２３４０は、それぞれ波長λ１〜波長４の光信号を出射する。ＴＯＳＡ２３１０は、上述したＴＯＳＡ２２１０において、ＬＤ１６０が波長λ１の光を発振する構成である。
ＴＯＳＡ２３１０は、λ１の光信号をＴＯＳＡ２３２０へ出射する。ＴＯＳＡ２３１０，２３２０，２３３０，２３４０は水平方向に実装され、それぞれの配線基板１１０は一体的に構成されている。ＴＯＳＡ２３２０は、上述したＴＯＳＡ２２１０において、反射ミラー２２１１が波長選択ミラーとなっており、ＬＤ１６０が波長λ２の光を発振する構成である。
ＴＯＳＡ２３２０の反射ミラー２２１１は、波長λ１の光を通過させ、波長λ２の光を反射させる。ＴＯＳＡ２３２０の反射ミラー２２１１は、ＴＯＳＡ２３１０から出射された光信号を通過させる位置で、ＴＯＳＡ２３２０のＬＤ１６０から発振された光信号を反射させる位置に設けられている。
これにより、ＴＯＳＡ２３１０から出射されてＴＯＳＡ２３２０の反射ミラー２２１１を通過した波長λ１の光信号と、ＴＯＳＡ２３２０のＬＤ１６０から発振されて反射ミラー２２１１によって反射した波長λ２の光信号と、が重なり合って多重化される。ＴＯＳＡ２３２０は、多重化した光信号（λ１，λ２）をＴＯＳＡ２３３０へ出射する。
ＴＯＳＡ２３３０およびＴＯＳＡ２３４０は、それぞれのＬＤ１６０が発振する光信号の波長を除いてＴＯＳＡ２３２０と同様の構成である。ＴＯＳＡ２３３０は、ＴＯＳＡ２３２０から出射された光信号（λ１，λ２）に波長λ３の光信号を多重化し、多重化した光信号（λ１〜λ３）をＴＯＳＡ２３４０へ出射する。ＴＯＳＡ２３４０は、ＴＯＳＡ２３３０から出射された光信号（λ１〜λ３）に波長λ４の光信号を多重化し、多重化した光信号（λ１〜λ４）を反射部材２３５０へ出射する。
反射部材２３５０は、上述したＴＯＳＡ２２１０において、ＬＤ１６０を省いた構成である。反射部材２３５０は、ＴＯＳＡ２３４０から出射された光信号（λ１〜λ４）を反射ミラー２２１１によって直角に全反射させ、配線基板１１０とは反対側に出射する。これにより、ＷＤＭ発振器２３００は、波長λ１〜λ４の光信号を多重化した光信号を出射することができる。
本発明の実施例３にかかるＷＤＭ発振器２３００によれば、光サブアセンブリ１００のそれぞれの小型化を図ることで複数の光サブアセンブリ１００をアレイ状に高密度に実装することができ、ＷＤＭ発振器としての小型化を図ることができる。また、光サブアセンブリ１００をアレイ状に高密度に実装することができるため、光サブアセンブリ１００毎の光路長差に起因する光信号の波長成分毎の誤差を小さくすることができる。
また、ＴＯＳＡ２３１０，２３２０，２３３０および２３４０のＬＤ１６０およびレンズ部材１７０を配線基板１１０に対して精度よく位置決めできるため、それぞれの波長成分の光信号を精度よく多重化することができる。このため、高精度な波長多重光信号を出力することができる。
（実施例４）
図２４は、本発明の実施例４にかかる受信回路を示す概略平面図である。本発明の実施例４にかかる受信回路２４００は、差動位相変調（ＤＰＳＫ：Ｄｉｆｆｅｒｅｎｔｉａｌ Ｐｈａｓｅ Ｓｈｉｆｔ Ｋｅｙｉｎｇ）がなされた光信号を分岐し、分岐信号の一方に１シンボル分の遅延を与えて干渉させるＤＰＳＫ受信回路に本発明の実施の形態１にかかる光サブアセンブリ１００を適用した実施例である。
図２４に示すように、受信回路２４００は、全反射ミラー２４１０と、ハーフミラー２４２０と、全反射ミラー２４３０と、全反射ミラー２４４０と、ハーフミラー２４５０と、ＰＤ２４６０と、ＰＤ２４７０と、を備えるマッハツェンダ型干渉計である。受信回路２４００が備える各素子はそれぞれ光サブアセンブリ１００を変形した構成であり、それぞれの配線基板１１０は一体的に構成されている。
全反射ミラー２４１０は、差動位相変調がなされた光信号を反射させてハーフミラー２４２０へ出射する。ハーフミラー２４２０は、全反射ミラー２４１０から出射された光信号の一部を反射させて全反射ミラー２４３０へ出射し、全反射ミラー２４１０から出射された光信号の一部を通過させてハーフミラー２４５０へ出射する。
全反射ミラー２４３０および全反射ミラー２４４０は、ハーフミラー２４２０から出射された光信号を迂回させて１シンボル分の遅延を与える迂回経路を構成する。全反射ミラー２４３０および全反射ミラー２４４０は、ハーフミラー２４２０から出射された光信号に遅延を与えてハーフミラー２４５０へ出射する。
ハーフミラー２４５０は、ハーフミラー２４２０から出射された光信号の一部を反射させてＰＤ２４６０へ出射し、ハーフミラー２４２０から出射された光信号の一部を通過させてＰＤ２４７０へ出射する。また、ハーフミラー２４５０は、全反射ミラー２４４０から出射された光信号の一部を反射させてＰＤ２４７０へ出射し、全反射ミラー２４４０から出射された光信号の一部を通過させてＰＤ２４６０へ出射する。
ＰＤ２４６０およびＰＤ２４７０は、ハーフミラー２４５０から出射された光信号をそれぞれ受光して電気信号に変換する。ＰＤ２４６０が受光した光信号とＰＤ２４７０が受光した光信号とは正相・逆相の関係にある。受信回路２４００は、これらの正相・逆相の関係にある光信号をバランス受信することで、差動位相変調がなされた光信号を復調することができる。
図２５は、本発明の実施例４にかかる受信回路を示す正面断面図である。図２５は図２４のＡＡ’断面図である。図２５に示すように、全反射ミラー２４１０は、上述した反射部材２３５０（図２３参照）と同様の構成である。図示しないが、全反射ミラー２４３０および全反射ミラー２４４０は、上述した反射部材２３５０において、配線基板１１０と平行に出射された光を配線基板１１０と平行のまま直角に反射させるように反射ミラー２２１１を変形した構成である。
ハーフミラー２４２０およびハーフミラー２４５０は、上述したＴＯＳＡ２２１０において、反射ミラー２２１１に代えてハーフミラー２５１０を備え、ＬＤ１６０を省いた構成である。ＰＤ２４７０は、上述したＲＯＳＡ２２２０（図２２参照）と同様の構成である。図示しないが、ＰＤ２４６０も上述したＲＯＳＡ２２２０と同様の構成である。
本発明の実施例４にかかる受信回路２４００によれば、マッハツェンダ型干渉計の各素子に光サブアセンブリ１００の構成の変形例を適用することで、マッハツェンダ型干渉計の各素子を高密度に実装することができる。このため、小型のマッハツェンダ型干渉計を構成することができる。
また、全反射ミラー２４１０、ハーフミラー２４２０、全反射ミラー２４３０、全反射ミラー２４４０、ハーフミラー２４５０、ＰＤ２４６０およびＰＤ２４７０の全ての素子を配線基板１１０に対して精度よく位置決めできるため、高精度なマッハツェンダ型干渉計を構成することができる。このため、差動位相変調がなされた光信号を高精度に復調することができる。
なお、上述した各実施例においては、本発明の実施の形態１にかかる光サブアセンブリ１００を適用する例について説明したが、上述した各実施例に本発明の実施の形態２にかかる光サブアセンブリ１００を適用することもできる。
以上説明したように、この発明にかかる光サブアセンブリの製造方法、光サブアセンブリによれば、光サブアセンブリの小型化を図りつつ、光サブアセンブリの低コスト化を図ることができる。また、この発明にかかる光サブアセンブリの製造方法、光サブアセンブリをＯＳＡアレイ、光インタコネクト用デバイス、ＷＤＭ発振器および受信回路に適用することで、ＯＳＡアレイ、光インタコネクト用デバイス、ＷＤＭ発振器および受信回路の製造時間短縮、小型化および高精度化を図ることができる。
以上のように、この発明にかかる光サブアセンブリの製造方法および光サブアセンブリは、サーバシステムやネットワーク装置の光インタコネクト、光インタコネクト用デバイス、ＷＤＭ発振器および受信回路などに有用であり、特に、光サブアセンブリの高密度の実装が要求される場合に適している。
上述した実施の形態に関し、さらに以下の付記を開示する。
（付記１）接続電極と凸状の高融点ガラスとを互いの相対位置を決めて配線基板上に形成する形成工程と、
前記接続電極上に光電変換素子を位置決めして接続する位置決め工程と、
前記高融点ガラス上に前記高融点ガラスよりも融点が低い低融点ガラスを配置する配置工程と、
前記高融点ガラスに合わせた形状の突起部とレンズ部とを有し、前記突起部と前記レンズ部の光軸との相対位置が前記接続電極と前記高融点ガラスとの相対位置に応じて決められたレンズ部材の前記突起部を前記低融点ガラス上に配置して固定する固定工程と、を含み、
前記固定工程では、前記低融点ガラスを溶融させることで前記高融点ガラスに対して前記レンズ部材を位置決めすることを特徴とする光サブアセンブリの製造方法。
（付記２）前記光電変換素子は、光電変換部と前記光電変換部に接続された電極とを有し、前記光電変換部の光軸と前記電極との相対位置は所定の位置に決められており、
前記位置決め工程は、前記配線電極よりも融点が低い第二低融点ガラスを前記配線電極上に配置する第二配置工程と、前記光電変換素子の前記電極を前記第二低融点ガラス上に配置して固定する固定工程と、を含み、
前記固定工程では、前記第二低融点ガラスを溶融させることで前記配線電極に対して前記光電変換素子を位置決めすることを特徴とする付記１に記載の光サブアセンブリの製造方法。
（付記３）前記形成工程では、前記接続電極を囲む環状に前記高融点ガラスを形成し、
前記レンズ部材の前記突起部は前記高融点ガラスに合わせた環状に形成され、
前記固定工程では、前記配線基板、前記高融点ガラス、前記低融点ガラスおよび前記レンズ部材によって前記光電変換素子を気密封止することを特徴とする付記１に記載の光サブアセンブリの製造方法。
（付記４）前記形成工程では、前記配線基板上に複数の前記高融点ガラスを点在して形成し、
前記配置工程では、前記複数の高融点ガラスに複数の前記低融点ガラスをそれぞれ配置し、
前記レンズ部材は、前記複数の高融点ガラスに合わせた複数の前記突起部を有することを特徴とする付記１に記載の光サブアセンブリの製造方法。
（付記５）前記接続電極を囲む環状の高融点ガラスを前記配線基板上に形成する第二形成工程と、
前記第二高融点ガラス上に前記第二高融点ガラスよりも融点が低い第三低融点ガラスを配置する第二配置工程と、をさらに含み、
前記レンズ部材は、前記第二高融点ガラスに合わせた環状の第二突起部をさらに有し、
前記固定工程では、前記レンズ部材を位置決めした後、前記第二低融点ガラスを溶融させることで前記第二高融点ガラスと前記第二突起部とを接合し、前記配線基板、前記第二高融点ガラス、前記第二低融点ガラスおよび前記レンズ部材によって前記光電変換素子を気密封止することを特徴とする付記４に記載の光サブアセンブリの製造方法。
（付記６）前記レンズ部材の前記突起部はレーザを透過させる光透過性を有し、
前記固定工程では、前記突起部を介して前記低融点ガラスにレーザを照射することによって前記低融点ガラスを溶融させることを特徴とする付記１に記載の光サブアセンブリの製造方法。
（付記７）前記形成工程では、前記高融点ガラスおよび前記低融点ガラスを前記接続電極を囲む環状に形成し、
前記レンズ部材の前記突起部は前記高融点ガラスに合わせた環状に形成され、
前記固定工程では、前記レーザの照射装置を前記低融点ガラスに合わせた円環状に回転しながら前記突起部を介して前記低融点ガラスにレーザを照射することを特徴とする付記６に記載の光サブアセンブリの製造方法。
（付記８）前記レーザはフェムト秒レーザであることを特徴とする付記６に記載の光サブアセンブリの製造方法。
（付記９）前記形成工程では、前記接続電極および前記高融点ガラスをリソグラフィによって形成することを特徴とする付記１に記載の光サブアセンブリの製造方法。
（付記１０）前記高融点ガラスおよび前記低融点ガラスはシリカガラスであり、前記低融点ガラスは前記シリカガラスに不純物を添加することで前記高融点ガラスよりも融点が低いことを特徴とする付記１に記載の光サブアセンブリの製造方法。
（付記１１）配線基板上に形成される接続電極と、
前記接続電極との相対位置を決めて前記配線基板上に形成される凸状の高融点ガラスと、
前記接続電極上に位置決めして接続される光電変換素子と、
前記高融点ガラス上に配置され前記高融点ガラスよりも融点が低い低融点ガラスと、
前記高融点ガラスに合わせた形状の突起部とレンズ部とを有し、前記突起部と前記レンズ部の光軸との相対位置が前記接続電極と前記高融点ガラスとの相対位置に応じて決められ、前記突起部を前記低融点ガラス上に配置して固定されるレンズ部材と、を備え、
前記レンズ部材は、前記低融点ガラスを溶融させることで前記高融点ガラスに対して位置決めされることを特徴とする光サブアセンブリ。
（付記１２）前記高融点ガラスは、前記接続電極を囲む環状に形成され、
前記レンズ部材の前記突起部は、前記高融点ガラスに合わせた環状に形成され、
前記光電変換素子は、前記配線基板、前記高融点ガラス、前記低融点ガラスおよび前記レンズ部材によって気密封止されることを特徴とする付記１１に記載の光サブアセンブリ。
（付記１３）前記光電変換素子から出射される光を所定光路へ反射させ、または前記所定光路から出射された光を前記光電変換素子の光軸へ反射させるミラーをさらに備え、
前記レンズ部材の前記レンズ部の光軸は前記所定光路と一致していることを特徴とする付記１１に記載の光サブアセンブリ。
（付記１４）前記光電変換素子が光信号を発振する発光素子であり、前記光電変換素子によって発振された光信号を前記レンズ部から出射する付記１３に記載の光サブアセンブリと、
前記光電変換素子が光信号を受光して電気信号に変換する受光素子であり、前記光サブアセンブリから出射された光信号を受光する付記１３に記載の光サブアセンブリと、
を備えることを特徴とする光インタコネクト用デバイス。
（付記１５）付記１３に記載の光サブアセンブリを複数備え、
前記複数の光サブアセンブリのそれぞれの前記光電変換素子は互いに異なる波長の光信号を発振する発光素子であり、
前記複数の光サブアセンブリのそれぞれの前記ミラーは、対応する前記光サブアセンブリの前記発光素子が発振する光信号を前記所定光路へ反射させ、他の前記光サブアセンブリから出射された光信号を通過させて前記反射させた光信号と多重化する波長選択ミラーであることを特徴とするＷＤＭ発振器。
（付記１６）付記１３に記載の光サブアセンブリを２つ備え、差動位相変調がなされた光信号を受信して復調する受信回路であって、
前記光電変換素子が光信号を受光して電気信号に変換する受光素子であり、
前記２つの光サブアセンブリは、前記光信号に含まれる正相信号と逆相信号とをバランス受信することを特徴とする受信回路。
１００ 光サブアセンブリ
１１０ 配線基板
１２０ 接続電極
１３０ 半田バンプ
１４０，１６１０ 高融点ガラス
１５０，１６２０ 低融点ガラス
１６０ ＬＤ
１６１ 発光部
１６２ 電極
１６３，１７３ 光軸
１７０ レンズ部材
１７１，１６３０ 突起部
１７２ レンズ部
７１０，１０１０ フォトレジスト
２１００ ＯＳＡアレイ
２１１０ ガイドピン
２１２０ フェルール
２１３０ 光ファイバ
２２００ 光インタコネクト用デバイス
２２１０，２３１０，２３２０，２３３０，２３４０ ＴＯＳＡ
２２１１，２２２２ 反射ミラー
２２２０ ＲＯＳＡ
２３００ ＷＤＭ発振器
２３５０ 反射部材
２４００ 受信回路
２４１０，２４３０，２４４０ 全反射ミラー
２４２０，２４５０ ハーフミラー

Claims (10)

  1. 接続電極と凸状の高融点ガラスとを互いの相対位置を決めて配線基板上に形成する形成工程と、
    前記接続電極上に光電変換素子を位置決めして接続する位置決め工程と、
    前記高融点ガラス上に前記高融点ガラスよりも融点が低い低融点ガラスを配置する配置工程と、
    前記高融点ガラスに合わせた形状の突起部とレンズ部とを有し、前記突起部と前記レンズ部の光軸との相対位置が前記接続電極と前記高融点ガラスとの相対位置に応じて決められたレンズ部材の前記突起部を前記低融点ガラス上に配置して固定する固定工程と、を含み、
    前記固定工程では、前記低融点ガラスを溶融させることで前記高融点ガラスに対して前記レンズ部材を位置決めすることを特徴とする光サブアセンブリの製造方法。
  2. 前記光電変換素子は、光電変換部と前記光電変換部に接続された電極とを有し、前記光電変換部の光軸と前記電極との相対位置は所定の位置に決められており、
    前記位置決め工程は、前記配線電極よりも融点が低い第二低融点ガラスを前記配線電極上に配置する第二配置工程と、前記光電変換素子の前記電極を前記第二低融点ガラス上に配置して固定する固定工程と、を含み、
    前記固定工程では、前記第二低融点ガラスを溶融させることで前記配線電極に対して前記光電変換素子を位置決めすることを特徴とする請求項１に記載の光サブアセンブリの製造方法。
  3. 前記形成工程では、前記接続電極を囲む環状に前記高融点ガラスを形成し、
    前記レンズ部材の前記突起部は前記高融点ガラスに合わせた環状に形成され、
    前記固定工程では、前記配線基板、前記高融点ガラス、前記低融点ガラスおよび前記レンズ部材によって前記光電変換素子を気密封止することを特徴とする請求項１に記載の光サブアセンブリの製造方法。
  4. 前記形成工程では、前記配線基板上に複数の前記高融点ガラスを点在して形成し、
    前記配置工程では、前記複数の高融点ガラス上に複数の前記低融点ガラスをそれぞれ配置し、
    前記レンズ部材は、前記複数の高融点ガラスに合わせた複数の前記突起部を有することを特徴とする請求項１に記載の光サブアセンブリの製造方法。
  5. 前記接続電極を囲む環状の第二高融点ガラスを前記配線基板上に形成する第二形成工程と、
    前記第二高融点ガラス上に前記第二高融点ガラスよりも融点が低い第三低融点ガラスを配置する第二配置工程と、をさらに含み、
    前記レンズ部材は、前記第二高融点ガラスに合わせた環状の第二突起部をさらに有し、
    前記固定工程では、前記レンズ部材を位置決めした後、前記第二低融点ガラスを溶融させることで前記第二高融点ガラスと前記第二突起部とを接合し、前記配線基板、前記第二高融点ガラス、前記第二低融点ガラスおよび前記レンズ部材によって前記光電変換素子を気密封止することを特徴とする請求項４に記載の光サブアセンブリの製造方法。
  6. 前記レンズ部材の前記突起部はレーザを透過させる光透過性を有し、
    前記固定工程では、前記突起部を介して前記低融点ガラスにレーザを照射することによって前記低融点ガラスを溶融させることを特徴とする請求項１に記載の光サブアセンブリの製造方法。
  7. 前記形成工程では、前記高融点ガラスおよび前記低融点ガラスを前記接続電極を囲む環状に形成し、
    前記レンズ部材の前記突起部は前記高融点ガラスに合わせた環状に形成され、
    前記固定工程では、前記レーザの照射装置を前記低融点ガラスに合わせた円環状に回転しながら前記突起部を介して前記低融点ガラスにレーザを照射することを特徴とする請求項６に記載の光サブアセンブリの製造方法。
  8. 前記形成工程では、前記接続電極および前記高融点ガラスをリソグラフィによって形成することを特徴とする請求項１に記載の光サブアセンブリの製造方法。
  9. 配線基板上に形成される接続電極と、
    前記接続電極との相対位置を決めて前記配線基板上に形成される凸状の高融点ガラスと、
    前記接続電極上に位置決めして接続される光電変換素子と、
    前記高融点ガラス上に配置され前記高融点ガラスよりも融点が低い低融点ガラスと、
    前記高融点ガラスに合わせた形状の突起部とレンズ部とを有し、前記突起部と前記レンズ部の光軸との相対位置が前記接続電極と前記高融点ガラスとの相対位置に応じて決められ、前記突起部を前記低融点ガラス上に配置して固定されるレンズ部材と、を備え、
    前記レンズ部材は、前記低融点ガラスを溶融させることで前記高融点ガラスに対して位置決めされることを特徴とする光サブアセンブリ。
  10. 前記高融点ガラスは、前記接続電極を囲む環状に形成され、
    前記レンズ部材の前記突起部は、前記高融点ガラスに合わせた環状に形成され、
    前記光電変換素子は、前記配線基板、前記高融点ガラス、前記低融点ガラスおよび前記レンズ部材によって気密封止されることを特徴とする請求項９に記載の光サブアセンブリ。
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