JP5338900B2 - 光通信モジュール及び光通信モジュールの製造方法 - Google Patents

光通信モジュール及び光通信モジュールの製造方法 Download PDF

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Description

本発明は、光通信を行うためのレーザダイオード及び／又はフォトダイオード等の光電素子をパッケージ化した光通信モジュール、及びこの光通信モジュールの製造方法に関する。
従来、光ファイバなどを利用した光通信が広く普及している。光通信は、電気信号をレーザダイオードなどの光電素子にて光信号に変換し、光ファイバを介して光信号を送受信し、受信した光信号をフォトダイオードなどの光電素子が電気信号に変換することによって行われる。このため、レーザダイオード及び／又はフォトダイオード等の光電素子を、場合によっては光電素子を動作させるための周辺回路素子と共に、１つのパッケージとして構成した光通信モジュールが広く用いられている。この光通信モジュールは、ＯＳＡ（Optical Sub-Assembly）と呼ばれている。近年では、光通信及び光通信モジュールに関する種々の発明がなされている。
例えば特許文献１においては、受光用の第１フォトダイオード及び遮光された第２フォトダイオードの出力を差動アンプにそれぞれ利得調整アンプを介して入力すると共に、光パワーを検出する光パワー検出部の出力端子及び利得調整アンプの利得調整端子の間にローパスフィルタを介在させる構成とすることによって、高速で広いダイナミックレンジを必要とする通信に適用可能な光検出器が提案されている。
また特許文献２においては、信号受信用のフォトダイオード、光レベル検出用のフォトダイオード、受信した信号を増幅する信号増幅部及びこの信号増幅部へ供給されるバイアス電流を制御するバイアス電流制御部を１つの基板上に形成し、光レベル検出用のフォトダイオードから出力される信号電流が所定の基準値以上となった場合に、バイアス電流制御部が信号増幅部を動作させる構成とすることにより、動作電流・電圧の大きさを必要に応じた量に制御でき、消費電力を低減することができる光受信装置が提案されている。またこの光受信装置は、信号受信用のフォトダイオードが信号光の拡がりよりも小さい略円形の光感応領域を有し、光レベル検出用のフォトダイオードが信号受信用のフォトダイオードの光感応領域を取り囲む光感応領域を有する構成とすることによって、信号光を効率よく検出でき、受信能力を向上することができる。
上記の特許文献１及び２に係る発明は、光電素子の周辺回路に関するものであり、周辺回路の改良により光通信の通信能力向上を図るものである。特許文献１及び２に係る発明では、光電素子及び周辺回路が搭載された基板をリードフレームに固定して透明な樹脂によって樹脂封止してモールド部を形成し、モールド部の表面に半球状のレンズ部を設けた構成の光通信モジュールを用いている。この光通信モジュールは、レンズ部が光ファイバの出射端に対向するように配される。
また、特許文献３においては、光信号を送信又は受信する光電素子と、これを固定するためのステムと、光電素子をカバーするためのキャップと、光電素子に電気信号を印加又は光電素子からの電気信号を伝送する複数本のリードとを備え、ステム及びキャップにて構成されるパッケージ内に位置する所定のリードの一端に平面部を設け、この平面部に、一端が光電素子に接続され他端がリードに接続される電気回路部品を設けた構成とすることにより、高周波特性が優れ、小型化できる光−電気変換モジュールが提案されている。
特許文献４においては、光源及び／又は光検出器を内蔵し、光信号を通す開口が形成された第１面及びその反対側の第２面を有する第１パッケージと、回路基板などの挿入物を収容する開口が形成され、第１パッケージの第２面に垂直に設けられた第２パッケージと、第１パッケージ及び第２パッケージを機械的に接続し、第１パッケージの光源及び／又は光検出器を第２パッケージの開口内に露出する接点に電気的に接続するリードフレームとを備え、回路基板などの挿入物を第２パッケージに機械的に接続し、且つ、開口内の接点に電気的に接続することにより、回路基板などに搭載された回路素子が光源及び／又は光検出器を動作させることができる光デバイスモジュールが提案されている。また、この光デバイスモジュールでは、第１パッケージにはレンズを保持したレンズブロックが固定され、レンズブロックに形成された開口に光ファイバが嵌合される。
特許文献５においては、光サブアセンブリを光通信モジュールのＰＣＢ（Printed Circuit Board）に接続するためのリードフレームコネクタの製造方法が提案されている。この方法においては、導電性リボンに導電部の形状を刻印し、この導電部を必要に応じて曲げると共に、オープンリール方式によって射出成形プロセスを通して導電部を絶縁するケースを成形し、その後、導電性リボンを切断して単一のリードフレームコネクタとする。１つのケースに入れられた複数の導電部は、その接続部分をケースに形成された穴を通して打ち抜くことにより、電気的に分離することができる。
従来の光通信モジュールは、光電素子（及び周辺回路）をリードフレームなどに搭載し、光電素子及びリードフレームを透明な樹脂などで樹脂封止した構成のものが多く、更には樹脂によりレンズを一体的に成形する場合が多い。このような構成では、樹脂の成形精度が低い場合、レンズと光電素子との位置にズレが生じ、光通信の精度が低下するという問題がある。また、樹脂封止の際に光電素子が高温環境にさらされるため、光電素子の耐熱性能を考慮して樹脂を選択する必要があり、樹脂の選択の幅が狭いという問題がある。このため、成形の精度を高めることができる樹脂を用いることによって上記の問題を解決することは難しい。
また、光通信を行うための光ファイバは、光が通るコアと、その周囲を覆って光を閉じ込めるクラッドとで構成されている。光ファイバは、石英ガラスのコアを高強度プラスチックのクラッドで覆ったＨＰＣＦ（Hard Polymer Clad Fiber）、コア及びクラッドを石英ガラスで構成したＡＧＦ（All silica Glass Fiber）等のように、コア及びクラッドの材質により種々のものがあり、通信速度及びコスト等を考慮して選択される。比較的に低速な光通信に用いられるＨＰＣＦはコアの直径が２００μｍ程度であり、高速な光通信に用いられるＡＧＦはコアの直径が数μｍ〜数十μｍ程度である。これに対してレーザダイオードの発光部分のサイズは数μｍ〜十数μｍ程度であり、フォトダイオードの受光部分のサイズは数十μｍ程度である。このため、コアの直径が小さいＡＧＦは、レーザダイオードの発光部分又はフォトダイオードの受光部分に対して位置合わせを行う必要がある。
特許文献１及び２に記載の発明は、光電素子を樹脂封止してモールド部を形成し、モールド部の表面にレンズ部を設ける構成であるため、樹脂によるレンズ部の成形精度が低い場合には、光電素子とレンズ部との位置にズレが生じ、光通信の精度を低下させる虞がある。また特許文献１及び２の発明は、レンズ部に対して光ファイバの出射端を対向させるように光通信モジュールを配設する必要があり、これらの位置決めは、別部材に形成された溝部に光ファイバ及び通信モジュールをそれぞれ挿入することによって行われる。しかしながら、高速な光通信用の光ファイバ（ＡＧＦなど）を用いる場合、通信モジュールのモールド部の形状精度及び通信モジュールを挿入する溝部が形成された部材の形状精度等の問題から、通信モジュール及び光ファイバを別部材の溝部に挿入するのみで位置決めを完了させることは難しく、光ファイバとレンズ部との位置合わせが必要である。
特許文献３に記載の光−電気変換モジュールは、光電素子を樹脂封止するのではなく、ステムに光電素子を固定してキャップで覆う構成であり、キャップにレンズを一体成形する構成であるため、キャップと光電素子との位置合わせを精度よく行う必要がある。また、光−電気変換モジュールと光ファイバとの位置合わせも必要である。これらの位置合わせの精度が低い場合には、光−電気変換モジュールを用いた光通信の精度が低下する虞がある。
特開２００６−４０９７６号公報 国際公開第０１／０１５３４８号パンフレット 特開２００５−１６７１８９号公報 米国特許第７４５５４６３号明細書 米国特許第７３７０４１４号明細書
光電素子及びレンズの位置ズレ、並びにレンズ及び光ファイバの位置ズレ等により光通信の精度が低下するという問題を解決するため、本願発明者は、開口が形成された導電体を一部が露出するように透光部分を有する透光保持部に保持させ、透光部分と一体にレンズを設け、発光部又は受光部と接続端子部とが同一面に設けられた光電素子を導電体の露出部分に接続して透光保持部に搭載して封止する構成の光通信モジュールを提案している。この光通信モジュールは、透光保持部及びレンズ等の樹脂成形を行った後で光電素子を位置決めして搭載し、更にその後で封止を行う構成であるため、透光保持部及びレンズ等を高精度に成形することができ、光電素子を高精度に搭載することができる。よって、この光通信モジュールは、光電素子及びレンズの位置ズレが生じ難いという利点がある。
また更に、本願発明者が提案する上記の光通信モジュールは、透光保持部にレンズを囲んで筒部を突設し、この筒部に光ファイバを嵌合させる構成とすることができる。筒部は透光保持部と共に高精度で一体成形することができるため、筒部に光ファイバを嵌合させることで光ファイバを高精度に位置決めすることができる。よって、この通信モジュールは、レンズ及び光ファイバの位置ズレが生じ難いという利点がある。このように本願発明者は、光電素子及びレンズの位置ズレ、並びにレンズ及び光ファイバの位置ズレ等により光通信の精度が低下するという問題を解決し得る光通信モジュールの構成を既に提案している。
しかしながら、上記の光通信モジュールは透光保持部の一側に光電素子を搭載し、反対側にレンズを設ける構成であり、透光保持部及びレンズを容易且つ低コストに成形するためには、透光性の合成樹脂を用いた射出成形により一体成形することが一般的である。例えば射出成形は２つの金型を用いて行うことができ、一方の金型で光電素子を搭載する一側を成形し、他方の金型でレンズが設けられる反対側を成形したとき、２つの金型を合わせる位置精度が低い場合には、透光保持部の一側と反対側との成形にズレが生じ、光電素子の搭載位置とレンズの成形位置とにズレが生じ、光通信の精度が低下する虞があった。
また、光電素子と共に他の回路部品をパッケージ化する場合がある。これにより、例えばフォトダイオードとこれが光を検知することにより発生する電圧／電流を増幅する増幅回路とをパッケージ化することができ、また例えばレーザダイオードとこれを発光させる電圧／電流を発生させるドライバ回路とをパッケージ化することができる。このように他の回路が共にパッケージ化された光通信モジュールを用いることによって、通信装置にはこれらの回路を搭載する必要がなく、通信装置の小型化及び低価格化等を実現できる。ただし、このような光通信モジュールであっても、小型であることが望まれる。
特許文献４に記載の光デバイスモジュールは、光源及び／又は光検出器を内蔵した第１パッケージに第２パッケージを垂直に接続し、第２パッケージの開口に回路基板を収容し、第１パッケージにレンズブロックを固定する複雑な構成であり、小型化することが容易でない。特に、回路基板及びこれを収容する第２パッケージが大型化する虞がある。また部品数が多いため、光デバイスモジュールの低コスト化が容易でなく、且つ、製造工程が複雑化する虞がある。特許文献５に記載のリードフレームコネクタを用いた光通信モジュールも同様の構成である。
本発明は、斯かる事情に鑑みてなされたものであって、その目的とするところは、光電素子が搭載される透光保持部及びこの透光保持部に一体で設けられるレンズを射出成形により一体成形するときに、光電素子を搭載する透光保持部の一側を成形する金型と、レンズが設けられる透光保持部の反対側を成形する金型との位置ズレが生じた場合であっても、光通信の精度が低下することを防止できる光通信モジュール、及びこの光通信モジュールの製造方法を提供することにある。
また本発明の他の目的とするところは、光電素子の発光部又は受光部、レンズ及び光ファイバ等の位置ズレにより通信性能が悪化することを防止することができ、部品数を削減して小型化することができる光通信モジュールを提供することにある。
本発明に係る光通信モジュールの製造方法は、受光又は発光を行って光信号から電気信号へ又は電気信号から光信号への光電変換を行う光電領域及び他部材との接続を行う接続端子部が一の面に設けられた光電素子と、該光電素子の接続端子部が接続され、接続された前記光電素子の光電領域へ光を通す通光部が設けられた導電体と、光を透過し、表裏にそれぞれレンズ面が一体成形され、前記光電素子を接続する部分が露出するように前記導電体を保持する透光保持部とを備える光通信モジュールの製造方法であって、前記透光保持部の２つのレンズ面がそれぞれ異なる金型で成形されるように、複数の金型を用いて前記透光保持部及びレンズ面を透光性の合成樹脂で一体成形する樹脂成形工程と、一のレンズ面又は該レンズ面と同じ金型で成形された前記透光保持部の一部分に対して前記光電素子を位置決めし、前記接続端子部を前記導電体の露出部分に接続する接続工程とを備え、前記樹脂成形工程では、一のレンズ面から入射し、前記透光保持部を透して他のレンズ面へ到達する光が平行光となるように、前記２つのレンズ面を成形すると共に、入射側のレンズ面より出射側のレンズ面を大きく成形する金型を用いて一体成形を行うことを特徴とする。
また、本発明に係る光通信モジュールの製造方法は、前記光通信モジュールが、前記透光保持部に突設され、前記光電素子の配設位置を規定する位置決め部を有し、前記接続工程は、前記位置決め部により規定される位置に前記光電素子を位置決めして接続を行うことを特徴とする。
また、本発明に係る光通信モジュールの製造方法は、前記光通信モジュールの前記透光保持部は、前記光電素子を収容する凹所が設けてあり、前記接続工程の後で、前記凹所を蓋体で封止する封止工程を備えることを特徴とする。
また、本発明に係る光通信モジュールの製造方法は、前記透光保持部の前記凹所外に露出する前記導電体の露出部分に、一又は複数の電気回路部品を接続する電気回路部品接続工程を更に備えることを特徴とする。
また、本発明に係る光通信モジュールの製造方法は、前記光通信モジュールが、前記導電体を複数有し、前記電気回路部品接続工程では、複数の前記導電体を介して前記光電素子及び前記電気回路部品を電気的に接続し、光電変換に係る電気回路を構成することを特徴とする。
また、本発明に係る光通信モジュールの製造方法は、前記電気回路部品接続工程では、フラックスを含む半田により前記電気回路部品を前記導電体に接続することを特徴とする。
また、本発明に係る光通信モジュールの製造方法は、前記樹脂成形工程が、複数の前記透光保持部を一体的に成形し、一体的に成形された複数の前記透光保持部を切削して分離する切離工程と、分離した前記透光保持部に前記導電体を載置する載置工程とを更に備えることを特徴とする。
また、本発明に係る光通信モジュールの製造方法は、前記樹脂成形工程では、各透光保持部に前記導電体の載置位置を規定する凸部を一体的に成形し、前記載置工程では、穴部又は凹部が形成された前記導電体を、前記透光保持部の凸部に前記穴部又は凹部を係合させて位置決めすることを特徴とする。
また、本発明に係る光通信モジュールは、上述の光通信モジュールの製造方法により製造されたことを特徴とする。
本発明においては、レーザダイオード又はフォトダイオード等の光電素子として、発光部又は受光部等の光電領域が設けられた一の面に、リードフレームなどの導電体に接続するための接続端子部を設けた構成の光電素子を用いる。光電素子を接続する導電体には開口又は切り欠き等の光を通す通光部を設ける。この導電体は、光を透過する透光保持部に、光電素子を接続する部分が露出するように保持される。また透光保持部には表裏にレンズ面をそれぞれ一体成形により設ける。
光電素子は、透光保持部に露出する導電体に接続され、透光保持部の２つのレンズ面及び導電体の通光部を通して発光又は受光を行い、光信号の送受を行う。
この構成により、２つのレンズ面の間には透光性の透光保持部が介在し、例えば光電素子が出射した光は、第１のレンズ面にて略平行光に変換されて透光保持部内を第２のレンズ面まで透過し、第２のレンズ面にて光ファイバなどへ集光することができる。反対に、例えば光ファイバが出射した光は、第２のレンズ面にて略平行光に変換されて透光保持部内を第１のレンズ面まで透過し、第１のレンズ面にて光電素子へ集光することができる。
このように２つのレンズ面のいずれから入射した光であっても、間の基透光保持部を透過する際には平行光とすることができるため、透光保持部の一側及び反対側を異なる金型で成形し、２つの金型の位置ズレにより、透光保持部の一側のレンズ面と反対側のレンズ面との中心にズレが生じた場合であっても、第１のレンズ面から出射した光を光電素子に集光することができ、又は第２のレンズ面から出射した光を光ファイバに集光することができる。よって、本発明の光通信モジュールは、金型の位置ズレによって２つのレンズ面の位置精度が悪化した場合であっても、通信精度が悪化することがない。
また、本発明においては、２つのレンズ面をそれぞれ異なる金型により成形する。即ち、第１のレンズ面が設けられる透光保持部の一側と、第２のレンズ面が設けられる反対側とをそれぞれ異なる金型にて成形すればよい。上述のように、本発明の光通信モジュールは２つのレンズ面の中心にズレが生じても通信精度が低下しないため、透明な合成樹脂を用いた透光保持部の成形を容易且つ低コストで行うことができる。
また、本発明においては、光電素子を収容する凹所を透光保持部に形成し、凹所内に導電体の一部を露出させ、この露出部分に光電素子を接続することで、光電素子の透光保持部への搭載を行う。これにより、光電素子の封止は、凹所を封止する蓋体を用いて行うことができる。蓋体は、例えば超音波溶接又は接着剤などによる接着等の方法で透光保持部に対して容易に接合することができる。蓋体の成形精度は低くてもよく、蓋体の接合精度が低くてもよいため、容易な方法で且つ低コストに光電素子の封止を行うことができる。
また、本発明においては、透光保持部に露出する導電体には、電気回路を構成するための抵抗、コンデンサ、コイル又はＩＣ（Integrated Circuit）等の電気回路部品を接続する。これにより光通信モジュールは、回路基板などを備えることなく、電気回路部品を透光保持部に搭載することができ、光通信に要する電気回路などを備えることができる。光電素子を接続するための導電体を利用して電気回路部品を搭載する構成であるため、光通信モジュールの大型化を抑制できる。
また、本発明においては、透光保持部には複数の導電体を保持させる。複数の導電体は電気回路の配線部分として用いることができ、光電素子と電気回路部品とを導電体を用いて適宜に接続することによって、電気回路を構成することができる。そこで、光通信モジュールが備える光電素子及び電気回路部品を用いて、例えばフォトダイオードの出力を増幅する増幅回路又はレーザダイオードの駆動回路等のように、光電変換に係る電気回路（光電素子の動作に係る電気回路）を構成する。これにより、光通信モジュールの大型化を抑制しつつ、利便性の高い光通信モジュールを提供でき、これを搭載する通信装置の小型化を実現できる。
また、本発明においては、フラックスを含む半田を用いて電気回路部品を導電体に接続する。これにより、基板にフラックスを含む半田を印刷しておき、印刷した半田上に回路部品を載置して、加熱により半田を溶かして回路部品の接続を行う方法、所謂半田リフローによる回路部品の接続を行うことができる。
一般に、ワイヤーボンディングなどで電気的接続が行われる光電素子又はＩＣチップ等は、半田リフローで用いられるフラックスを嫌う。しかし、本発明に係る光通信モジュールは、光電素子が周壁部及び蓋体により封止される構成であるため、蓋体を周壁部に接合した後に、電気回路部品を半田リフローにより接続することができる。よって、電気回路部品の光通信モジュールへの搭載を容易に行うことができる。
また、本発明においては、透光保持部にはレンズ面を囲んで筒部を設ける。この筒部の内部には光ファイバなどの通信線を嵌合させることができる構成とし、筒部内、２つのレンズ面及び導電体の通光部を通して、光電素子及び通信線の間で光信号の授受を行う構成とする。これにより、光電素子は筒部に嵌合された通信線へ光を出射することができ、又は、通信線からの光を受光することができる。筒部を精度よく成形することによって、通信線を筒部に嵌合させるのみで光電素子との位置を合わせることが可能となり、光通信モジュールと通信線との接続を容易化でき、通信精度を高めることができる。
また、本発明においては、光通信モジュールの透光保持部には、光電素子の配設位置を規定する位置決め部を突設する。光通信モジュールの透光保持部は高精度に成形できるため、位置決め部の突設も精度よく行うことができる。よって、光通信モジュールの製造工程において、位置決め部に基づいて光電素子を高精度に導電体に対して接続することができ、光通信モジュールの通信精度をより高めることができる。
また、本発明においては、透光保持部には凸部を設け、導電体には穴部又は凹部を設けておき、透光保持部の凸部に導電体の穴部又は凹部を係合させることで、透光保持部と導電体との位置決めを行う構成とする。これにより、それぞれ個別に製造された透光保持部に導電体を容易に且つ精度よく載置することができ、光通信モジュールによる光信号の送受信を高精度化することができると共に、光通信モジュールの製造を容易化して低コスト化することができる。
また、本発明においては、透光保持部に形成する２つのレンズ面は、一のレンズ面から入射して他のレンズ面へ到達する光、即ち透光保持部内を透過する光が平行光となるように、その形状を決定して形成する。これにより、２つのレンズ面の中心にズレが生じた場合であっても、一のレンズ面から入射して他のレンズ面から出射する光を光電素子又は光ファイバへ集光することができるため、通信精度が悪化することがない。
また、本発明においては、上述の光通信モジュールを製造する場合、導電体が保持された透光保持部と、２つのレンズ面とを透光性の合成樹脂で一体成形する。なお、透光保持部の２つのレンズ面は、それぞれ異なる金型を用いて成形する。このとき、２つのレンズ面の位置ズレが生じた場合であっても、光通信モジュールはその構成によって通信精度の低下が抑制されているため、２つの金型の位置合わせの精度をある程度低くすることができる。
透光保持部の成形後、光電素子の接続端子部を導電体の露出部分に接続することによって、光電素子を透光保持部に搭載する。このとき、光電素子の位置決めは、第１のレンズ面又はこのレンズ面と同じ金型で成形された透光保持部の一部分に対して行い、光電素子の光電領域の中心と第１のレンズ面の中心との位置合わせを行う。また光通信モジュールを通信装置などに搭載する場合には、光ファイバの中心は透光保持部の反対側の第２のレンズ面に対して行えばよい。これにより、第１のレンズ面によって光電素子へ精度よく光を集光することができ、又は、第２のレンズ面によって光ファイバへ精度よく光を集光することができるため、光通信を高精度に行うことができる。
また、本発明においては、光通信モジュールの透光保持部には、導電体が露出する一側に位置決め部を突設しておく。この位置決め部は、透光性保持部に設けられたレンズ面の中心に対して高い位置精度で設ける。
光電素子を導電体に接続する際には、透光保持部に設けられた位置決め部を指標として光電素子の位置決めを行う。光通信モジュールの透光保持部は高精度に成形でき、位置決め部の突設も精度よく行うことができるため、光電素子をレンズ面に対して高精度に位置決めすることができ、光電素子の導電体への接続を高精度で行うことができる。
また、本発明においては、透光保持部には導電体が内部に露出する凹所を予め設けておき、この凹所内に光電素子を収容して導電体への接続を行う。光電素子を導電体に接続した後、凹所を封止する蓋体を接合することによって、光電素子の封止を行う。蓋体の接合は、例えば超音波溶接又は接着剤などによる接着等の方法で容易に行うことができる。蓋体の接合精度が低くてもよいため、容易な方法で且つ低コストに光電素子の封止を行うことができる。
また、本発明においては、光通信モジュールの製造工程にて、透光性の樹脂にて多数の透光保持部を一体的に成形し、その後に各透光保持部を切削して分離することで透光保持部の製造を行う。分離した各透光保持部には導電体を載置し、載置した導電体には光電素子を接続し、これら導電体及び光電素子を封止して光通信モジュールを製造する。
これにより、光電素子及び導電体に対して樹脂成形を個別に行う場合と比較して、樹脂封止に係る製造コストを低減することができ、光通信モジュールの製造コストを低減することができる。
また、本発明においては、透光保持部の樹脂成形を行う際に、導電体に設けられた穴部又は凹部に係合する凸部を一体成形する。これにより、導電体を透光保持部に載置する工程にて、透光保持部の凸部に導電体の穴部又は凹部を係合させて位置決めを行うことができるため、光通信モジュールの製造を容易化することができ、光通信モジュールの製造コストを低減することができる。
本発明による場合は、導電体を保持する透光性保持部の表裏にレンズ面をそれぞれ設け、通光部が設けられた導電体に光電素子を接続し、２つのレンズ面及び導電体の通光部を通して光電素子が光信号の授受を行う構成とする。これにより、光電素子が出射した光を、第１のレンズ面にて略平行光に変換して透光保持部内を第２のレンズ面まで透過させ、第２のレンズ面にて光ファイバなどへ集光することができ、又は、光ファイバが出射した光を、第２のレンズ面にて略平行光に変換して透光保持部内を第１のレンズ面まで透過させ、第１のレンズ面にて光電素子へ集光することができる。よって、透光性の合成樹脂により一体成形を行う際に金型の位置にズレが生じて、透光性保持部の２つのレンズ面の位置にズレが生じた場合であっても、光電素子及び光ファイバの間で光信号の授受を精度よく行うことができ、光通信の精度低下を抑制することができる。
また、透光保持部に露出する導電体に電気回路部品を接続する構成とすることにより、光通信モジュールが回路基板を備えることなく、光電素子を接続する導電体を利用して電気回路部品を搭載することができ、これらの電気回路部品及び導電体を用いて電気回路を構成することができる。よって、光電素子と共に電気回路部品を一体化した光通信モジュールであって、部品数が少なく小型であり、且つ、高精度で光通信を行うことができる光通信モジュールを実現することができる。
本発明に係る光通信モジュールの構成を示す模式的断面図である。 本発明に係る光通信モジュールに備えられる光電素子の構成を示す模式図である。 本発明に係る光通信モジュールに備えられる光電素子の構成を示す模式図である。 本発明に係る光通信モジュールに備えられる光電素子の構成を示す模式図である。 本発明に係る光通信モジュールに備えられる導電板の構成を示す模式的平面図である。 本発明に係る光通信モジュールの製造方法を説明するための模式図である。 本発明に係る光通信モジュールの製造方法を説明するための模式図である。 本発明に係る光通信モジュールの製造方法を説明するための模式図である。 本発明に係る光通信モジュールの製造方法を説明するための模式図である。 本発明に係る光通信モジュールの製造方法を説明するための模式図である。 本発明に係る光通信モジュールが備える第１レンズ面及び第２レンズ面の構成を説明するための模式図である。 本発明に係る光通信モジュールが備える第１レンズ面及び第２レンズ面の構成を説明するための模式図である。 本発明に係る光通信モジュールが備える第１レンズ面及び第２レンズ面の構成を説明するための模式図である。 本発明の変形例に係る光通信モジュールの構成を示す模式的断面図である。 本発明の実施の形態２に係る光通信モジュールの構成を示す模式的断面図である。 本発明の実施の形態２に係る光通信モジュールの構成を示す模式的平面図である。 ＯＳＡの導電板を利用して構成される受信回路の一例を示す回路図である。 本発明の実施の形態２に係る光通信モジュールの製造方法を説明するための模式図である。 本発明の実施の形態２に係る光通信モジュールの製造方法を説明するための模式図である。 本発明の実施の形態２に係る光通信モジュールの製造方法を説明するための模式図である。 本発明の実施の形態２に係る光通信モジュールの製造方法を説明するための模式図である。 本発明の実施の形態２に係る光通信モジュールの製造方法を説明するための模式図である。 本発明の実施の形態２の変形例１に係る光通信モジュールの構成を示す模式的断面図である。 本発明の実施の形態３に係る光通信モジュールの構成を示す模式的断面図である。 本発明の実施の形態３に係る光通信モジュールに備えられる導電板の構成を示す模式的平面図である。 本発明の実施の形態３に係る光通信モジュールの製造方法を説明するための模式図である。 本発明の実施の形態３に係る光通信モジュールの製造方法を説明するための模式図である。 本発明の実施の形態３に係る光通信モジュールの製造方法を説明するための模式図である。 本発明の実施の形態３に係る光通信モジュールの製造方法を説明するための模式図である。 本発明の実施の形態３に係る光通信モジュールの製造方法を説明するための模式図である。 本発明の実施の形態３に係る光通信モジュールの製造方法を説明するための模式図である。 本発明の実施の形態３の変形例１に係る光通信モジュールの構成を示す模式的断面図である。 本発明の実施の形態３の変形例２に係る光通信モジュールの構成を示す模式的断面図である。
（実施の形態１）
以下、本発明をその実施の形態を示す図面に基づき具体的に説明する。図１は、本発明に係る光通信モジュールの構成を示す模式的断面図である。図において１は、フォトダイオード（光電素子）２０をパッケージに封入したＯＳＡであり、本発明に係る光通信モジュールに相当する。ＯＳＡ１は、光ファイバ（通信線）９が連結され、この光ファイバ９を介して他の装置が発した光をフォトダイオード２０にて受光し、光信号を電気信号に変換して出力する光通信のための部品である。
ＯＳＡ１は、平面視が略正方形をなす板状のベース（透光保持部）１０を備えており、ベース１０の一側の面（図１において上側の面、以下では単に上面という）にフォトダイオード２０が接続され、反対側の面（図１において下側の面、以下では単に下面という）に光ファイバ９を連結するための筒部５０が設けられている。ベース１０の上面には、周縁部分の一周に亘って周壁部１２が設けてあり、ベース１０の上面と周壁部１２とにより、フォトダイオード２０を収容する凹所１２ａが構成されている。
図２Ａ〜図２Ｃは、本発明に係る光通信モジュールに備えられる光電素子の構成を示す模式図であり、フォトダイオード２０の下面側の３つの構成例を図２Ａ〜図２Ｃに示したものである。フォトダイオード２０は、平面視が略正方形をなす板状であり、下面の略中央には、光を検知して電気信号に変換する受光部（光電領域）２２が設けられ、受光部２２の周囲に一又は複数の接続端子部２１が設けられている。接続端子部２１は、フォトダイオード２０の電気信号を入出力するための端子であり、且つ、半田又は導電性接着剤等を介して導電板３０への接続を行うためのものである。
例えば、接続端子部２１は、受光部２２を囲む環状とすることができる（図２Ａ参照）。この例では、フォトダイオード２０の下面には接続端子部２１を１つしか設けることができないが、フォトダイオード２０は入出力の端子を２つ必要とするため、上面又は側面等に接続端子部を設ける必要がある。本実施の形態においては、フォトダイオード２０の上面に別の接続端子部（図示は省略する）を設ける構成とし、上面の接続端子部と導電板３０とを金属製のワイヤ３５にて電気的に接続する構成とする。
また例えば、フォトダイオード２０の下面に２つの接続端子部２１ａ及び２１ｂを設ける構成としてもよい（図２Ｂ参照）。この場合、各接続端子部２１ａ及び２１ｂは、略長方形とし、受光部２２を間にして配設することができる。また例えば、電気信号を入出力するための２つの接続端子部２１ａ及び２１ｂの他に、電気信号の入出力を行わず半田又は導電性接着剤等による接続を行うためのみのダミーの接続端子部２１ｃ及び２１ｄを設ける構成としてもよい（図２Ｃ参照）。この場合、４つの接続端子部２１ａ〜２１ｄは、フォトダイオード２０の下面の四隅にそれぞれ配設することができる。
なお、以降の説明及び図面においては、図２Ａに示したフォトダイオード２０をＯＳＡ１が備えるものとする。
ＯＳＡ１のベース１０には金属製の導電板３０が、その一面が凹所１２ａ内に露出するように埋め込まれて保持されている。導電板３０は、凹所１２ａ内における露出部分に、フォトダイオード２０の接続端子部２１が半田又は導電性接着剤等を用いて接続され、又は、フォトダイオード２０の上面などに設けられた端子がワイヤ３５を介して接続されるものであり、フォトダイオード２０と外部との間で電気信号の授受を行うためのものである。換言すれば、導電板３０は、フォトダイオード２０を用いた受信回路において、回路の構成要素を接続する配線に相当するものである。
図３は、本発明に係る光通信モジュールに備えられる導電板３０の構成を示す模式的平面図であり、導電板３０の上面視の形状にベース１０の外形を破線で重ねて示したものである。図示の例では、ＯＳＡ１は３つの導電板３０ａ〜３０ｃを備えている。第１の導電板３０ａは、ベース１０の中央に配される略正方形の部分と、この部分からベース１０の外部へ延出する部分とを有しており、略正方形の部分の略中央には光を通す通光部として略円形の開口３１が形成されている。第１の導電板３０ａは、平面視におけるベース１０の略中央に開口３１が位置するよう、ベース１０に埋設される。開口３１の直径は、フォトダイオード２０の下面の一辺の長さより小さく、且つ、フォトダイオード２０の受光部２２の直径より大きい。フォトダイオード２０は、第１の導電板３０の開口３１の周縁部分に半田又は導電性接着剤を介してその接続端子部２１が接続される。
第２の導電板３０ｂは、略Ｌ字型をなしており、その一端部分がベース１０の外部へ延出するように、第１の導電板３０ａと並べて配されている。第２の導電板３０ｂは、フォトダイオード２０の上面に設けられた端子とワイヤ３５を介して接続される。第３の導電板３０ｃは、略Ｕ字型をなしており、第１の導電板３０ａを囲むように配され、その一端部分がベース１０の外部へ延出している。第３の導電板３０ｃは、例えば接地電位に接続されて、ＯＳＡ１をシールドするために用いられる。導電板３０ａ〜３０ｃのベース１０から延出した部分は、ＯＳＡ１と例えば通信装置の回路基板とを接続するための端子として用いられる。
また、ＯＳＡ１のベース１０には、凹所１２ａ内の上面に丸棒状の位置決め部１３が突設されている。位置決め部１３は、フォトダイオード２０を凹所１２ａ内にて導電板３０（３０ａ）に接続する際の位置決めの基準をなすものであり、ベース１０に保持された導電板３０の開口３１の中心（又は後述の第１レンズ面１４の中心）からの位置を高精度に定めて設けられている。フォトダイオード２０を導電板３０に接続する製造装置は、例えばカメラなどでベース１０の上面の撮影を行って位置決め部１３の位置を基準とし、位置決め部１３から所定の距離及び方向だけ離れた位置にフォトダイオード２０を接続する構成とすればよい。これにより、フォトダイオード２０の受光部２２の中心と、第１レンズ面１４の中心とが略一致するように、フォトダイオード２０を導電板３０に接続することができる。
導電板３０を保持するベース１０には、導電板３０の開口３１に連なる略円形の凹部が上面に形成されており、この凹部の底部分は上側へ凸状に成形されて、第１レンズ面１４が設けられている。上述のように、導光保持部１０の位置決め部１３は第１レンズ面１４の中心からの位置を高精度に定めてあり、位置決め部１３を基準に位置決めされて導電板３０に接続されたフォトダイオード２０の受光部２２の中心は、第１レンズ面１４の中心に略一致する。また、ベース１０の下面には、凸状の第２レンズ面１５が設けられている。第２レンズ面１５は、ベース１０の上面側に設けられた第１レンズ面１４の反対側に、その中心が第１レンズ面１４の中心に可能な限り一致するように、設けられている。
ＯＳＡ１のベース１０、周壁部１２、位置決め部１３、第１レンズ面１４及び第２レンズ面１５は、透光性の合成樹脂により一体成形されている。例えば、予め所望の形状に加工された導電板３０を金型内に配置し、液状の透明樹脂を流し込んで硬化させる方法、所謂射出成形によって一体成形を行うことができる。ベース１０を透光性の合成樹脂で成形することによって、導電板３０に接続されたフォトダイオード２０は、第２レンズ面１５、透光性のベース１０、第１レンズ面１４及び導電板３０の開口３１を通して外部の光を受光することができる。またベース１０などを構成する透光性の合成樹脂は、フォトダイオード２０の耐熱性能などに関係なく選択することができるため、成形精度が高く、温度変化などの周辺環境による変形などが発生し難い合成樹脂を選択することができる。
ＯＳＡ１の筒部５０は、円筒状をなしており、ベース１０の下面に設けられた第２レンズ面１５を囲むように、ベース面１０の下面に接続される。筒部５０は、下端側の内径を階段状に拡径させた態様であり、内径が小さい上部分及び内径が大きい下部分を有している。筒部５０の内径が小さい上部分は、その内径が第２レンズ面１５の直径に等しいか又は若干大きくなるよう形成されている。筒部５０の内径が大きい下部分は、その内径が光ファイバ９の直径に略等しくなるように形成されており、光ファイバ９を嵌合させる嵌合部５１を構成している。
また筒部５０の上側の端面には、丸棒状の複数の接続ピン５２が立設されている。複数の接続ピン５２は、筒部５０の端面の周方向に等間隔で設けられている。ベース１０の下面には、接続ピン５２を挿入して筒部５０を接続するための接続穴１８が複数設けられている。筒部５０の接続ピン５２及びベース１０の接続穴１８は、接続穴１８に接続ピン５２を挿入して筒部５０をベース１０に接続した場合に、筒部５０の中心が第２レンズ面１５の中心に略一致するように、その位置が高精度に定められている。なお筒部５０は、合成樹脂製であってもよく、金属又は木材等の他の素材で形成されるものであってもよい。また筒部５０の接続は、接続ピン５２をベース１０の接続穴１８に挿入するのみで行ってもよいが、更に接着剤などを用いて固定することでより強固に行うことができる。
接続ピン５２を接続穴１８に挿入して筒部５０をベース１０の下面に接続した場合、筒部５０の中心と第２レンズ面１５の中心とが略一致するように、接続ピン５２及び接続穴１８はその位置が精度よく定められている。また、筒部５０の嵌合部５１に光ファイバ９を嵌合させた場合、筒部５０の中心と光ファイバ９の中心とが略一致するように、筒部５０の嵌合部５１が精度よく形成されている。よって、第２レンズ面１５の中心と光ファイバ９の中心とを略一致させることができる。更に、第１レンズ面１４の中心と第２レンズ面１５の中心とが略一致していれば、フォトダイオード２０の受光部２２の中心、第１レンズ面１４の中心、第２レンズ面１５の中心及び光ファイバ９の中心が略一致し、光ファイバ９から出射された光をフォトダイオード２０が高精度で受光することができる。
また、ＯＳＡ１は、ベース１０の上面側に設けられた周壁１２の上端に接合され、凹所１２ａを封止する蓋体４０を備えている。蓋体４０は、平面視がベース１０と同じ略正方形をなす板状であり、周壁１２の上端に例えば超音波溶接又は接着剤による接着等の方法で接合される。蓋体４０は、透光性又は非透光性のいずれであってもよく、ベース１０及び周壁部１２等と同じ素材で成形されるものであってもよく、異なる素材で成形されるものであってもよい。なお蓋体４０を接合するときに、凹所１２ａ内に窒素ガス又はドライエアー等のガスを封入してもよく、凹所１２ａ内を真空としてもよい。
図４乃至図８は、本発明に係る光通信モジュールの製造方法を説明するための模式図であり、図４から図８へ時系列にＯＳＡ１の製造工程を示してある。また図５〜図７においては、左側にＯＳＡ１の側断面図を示し、右側に平面（上面）図を示してある。本発明のＯＳＡ１の製造は、まず、透光性の合成樹脂にて射出成形を行うことによりベース１０を成形する（図４参照）。この樹脂成形工程では、第１金型７１及び第２金型７２の２つの金型が用いられる。
第１金型７１は、ＯＳＡ１のベース１０の上面（ただし図４は上下を反転して図示してある）、周壁部１２、位置決め部１３及び第１レンズ面１４等を成形するための凹凸が形成された金型である。第２金型７２は、ＯＳＡ１のベース１０の下面、第２レンズ面１５及び接続穴１８等を成形するための凹凸が形成された金型である。予め所望の形状に金属板を加工するなどして作成された導電板３０を第１金型７１内に配置し、第２金型７２を第１金型７１に対して位置を合わせて当接させ、第１金型７１及び第２金型７２の凹凸により構成された空間に透光性を有する液状の合成樹脂を流し込む。その後、合成樹脂を硬化させることによって、ベース１０、周壁部１２、位置決め部１３、第１レンズ面１４、第２レンズ面１５及び接続穴１８等を一体成形することができる。この工程においては、第１レンズ面１４の中心と第２レンズ面１５の中心とが一致するように、可能な限り精度よく第１金型７１及び第２金型７２の位置合わせを行うことが望ましい。
次いで、カメラ７などにてベース１０の上面側から撮影を行うことにより位置決め部１３の位置を確認し、この基準位置に対して予め定められた位置にフォトダイオード２０を位置決めし、フォトダイオード２０の端子部２１を導電板３０に接続する（図５参照）。これにより、フォトダイオード２０の受光部２２の中心と、第１レンズ面１４の中心とを精度よく一致させることができる。
次いで、フォトダイオード２０の上面に設けられた端子とベース１０に保持された導電板３０（３０ｂ）とをワイヤ３５にて接続する（図６参照）。これによりフォトダイオード２０は導電板３０ａ及び３０ｂに電気的に接続され、ＯＳＡ１を搭載する通信装置は、導電板３０ａ及び３０ｂの間の電圧を検知することによって、光信号の受信を検知することができる。
次いで、蓋体４０を超音波溶接又は接着剤による接着等の方法で周壁部１２の上端に接合し、フォトダイオード２０が収容された凹所１２ａを封止する（図７参照）。これによりフォトダイオード２０は外部から隔離される。また、蓋体４０を周壁部１２に接合する前に、凹所１２ａ内にガスを注入してもよい。
次いで、予め別体として成形された筒部５０を、ベース１０の下面に設けられた接続穴１８に接続ピン５２を挿入することによって、ベース１０に接続する（図８参照）。このとき、接続ピン５２、接続穴１８、筒部５０の上端面又はベース１０の下面等に接着剤を塗布した後に、接続穴１８へ接続ピン５２を挿入して筒部５０をベース１０に接着固定してもよい。
これらの工程により、ＯＳＡ１の製造を行うことができる。本発明のＯＳＡ１は、ベース１０及び周壁部１２等を透光性の合成樹脂で一体成形した後に、フォトダイオード２０を位置決めして導電板３０に接続し、蓋体４０にて封止を行う構成であるため、ベース１０及び周壁部１２等を構成する透光性の合成樹脂を、フォトダイオード２０の耐熱性能などを考慮することなく選択することができる。よって、精度よく成形を行うことができる合成樹脂を選択することができ、ベース１０及び周壁部１２等の成形精度を高めることができる。
ただし、射出成形を行うためには図４に示した第１金型７１及び第２金型７２のように複数の金型を用いる必要がある。第１金型７１及び第２金型７２は位置を合わせて当接されるが、このとき２つの金型の位置にズレが生じ、成形されたベース１０の上面側と下面側とでズレが生じる虞がある。本発明に係るＯＳＡ１は、このような金型のズレによるベース１０の上面側と下面側とのズレが生じた場合であっても、光通信の精度が低下することのない構成としてある。
図９Ａ〜図９Ｃは、本発明に係る光通信モジュールが備える第１レンズ面１４及び第２レンズ面１５の構成を説明するための模式図であり、ベース１０、第１レンズ面１４及び第２レンズ面１５のみを抜き出して模式的にその構成を図示したものである。なお、本図においては、光ファイバ９の光の出射端をＡ点で示し、フォトダイオード２０の受光部２２をＢ点で示してある。また、図９Ａには第１レンズ面１４の中心と第２レンズ面１５の中心とが一致している場合を示し、図９Ｂ及び図９Ｃには第１レンズ面１４の中心と第２レンズ面１５の中心とにズレが生じている場合を示してある。
光ファイバ９から出射された光は、その出射端（Ａ点）から所定範囲の拡がりをもって第２レンズ面１５に達する。第２レンズ面１５は、光ファイバ９から出射された光を略平行な光に変換するように、光ファイバ９の出射端までの距離を考慮して、その凸面の形状が定められている。これにより、光ファイバ９から出射された光は、第２レンズ面１５にて略平行光に変換されて透光性のベース１０内を透過し、第１レンズ面１４に達する。第１レンズ面１４は、ベース１０を投下した略平行光をフォトダイオード２０の受光部２２（Ｂ点）に集光するように、受光部２２までの距離を考慮して、その凸面の形状が定められている。
第１レンズ面１４の中心と第２レンズ面１５の中心とが一致している場合（図９Ａ参照）、光ファイバ９から第２レンズ面１５へ入射した光は、第２レンズ面１５にて略平行光に変換されてベース１０内を透過し、第１レンズ面１４に達する。第１レンズ面１４に達した光はフォトダイオード２０の受光部２２へ集光される。
これに対して、第１レンズ面１４の中心と第２レンズ面１５の中心とが一致していない場合（図９Ｂ参照）、光ファイバ９から第２レンズ面１５へ入射した光は、第２レンズ面１５にて略平行光に変換されてベース１０内を透過し、第１レンズ面１４に達する。第１レンズ面１４に達した光はフォトダイオード２０の受光部２２へ集光される。
即ち、第１レンズ面１４の中心と第２レンズ面１５の中心とが一致しているか否かに関わらず、光ファイバ９から出射された光は第２レンズ面１５にて略平行光に変換されてベース１０内を透過するため、第１レンズ面１４に達した光はフォトダイオード２０の受光部２２へ集光される。よって、本発明のＯＳＡ１は、第１レンズ面１４の中心と第２レンズ面１５の中心とにズレが生じた場合であっても、光ファイバ９からの光を確実にフォトダイオード２０の受光部２２へ集光することができるため、ずれに伴う光通信の精度の低下を防止できる。
なお、第１レンズ面１４が第２レンズ面１５と同じ大きさか又は小さいときには、第１レンズ面１４の中心と第２レンズ面１５の中心とにズレが生じた場合、第２レンズ面１５にて略平行光に変換された光の一部は、第１レンズ面１４に達することなくベース１０の外部へ出射するため、フォトダイオード２０の受光部２２へ集光される光の量が低減する虞がある。ただし、第１レンズ面１４による受光部２２への集光位置にズレが生じるなどの虞はないため、第１レンズ面１４の中心と第２レンズ面１５の中心とのズレ量が少ない場合には、十分な精度で光通信を行うことができる。
光量低減の対策として、光ファイバ９からの光が入射する第２レンズ面１５より、受光部２２へ光を出射する第１レンズ面１４を大きくすることができる（図９Ｃ参照）。これにより、第２レンズ面１５にて略平行光に変換された光が第１レンズ面１４に確実に達するため、第２レンズ面１５に入射した光の全てを第１レンズ面１４にて受光部２２へ集光することができる。
なお、ＯＳＡ１がフォトダイオード２０に代えてレーザダイオードを備え、光信号の送信を行う構成の場合には、第２レンズ面１５を第１レンズ面１４より大きく成形することによって、第１レンズ面１４の中心と第２レンズ面１５の中心とのズレによる光量の低減を防止することができる。即ち、光源からの光が入射する側のレンズ面を小さく、ベース１０内を透過した平行光を対象に集光して出射する側のレンズ面を大きく成形すればよい。
以上の構成のＯＳＡ１においては、透光性のベース１０の一側に第１レンズ面１４を設け、ベース１０の一側に設けた位置決め部１３を基準にフォトダイオード２０を位置決めして導電板３０に接続し、ベース１０の反対側に第２レンズ面１５を設け、筒部５０により光ファイバ９を第２レンズ面１５に対して位置決めする構成とすることにより、光ファイバ９から出射された光を筒部５０の内部、第２レンズ面１５、ベース１０、第１レンズ面１４及び導電板３０の開口３１を通してフォトダイオード２０の受光部２２にて受光することができる。また第２レンズ面１５は光ファイバ９からの光を略平行光に変換し、この略平行光を第１レンズ面１４が受光部２２へ集光することができるため、射出成形の第１金型７１及び第２金型７２にズレが生じ、第１レンズ面１４の中心と第２レンズ面１５の中心とにズレが生じた場合であっても、フォトダイオード２０が受光部２２にて確実に受光できるため、光通信の精度が低下することを防止できる。
また、凹所１２ａに蓋体４０を接合することによりフォトダイオード２０の封止を行う構成とすることにより、蓋体４０の接合精度は低くてもよいため、容易な方法で且つ低コストにフォトダイオード２０の封止を行うことができる。また、ベース１０の上面には、凹所１２ａ内に位置決め部１３を突設することにより、位置決め部１３はベース１０と共に高精度に一体成形できることから、位置決め部１３を基準としたフォトダイオード２０の導電板３０への接続を容易且つ高精度に行うことができる。
またベース１０の下面には、第２レンズ面１５を囲んで筒部５０を接続し、筒部５０の突端に光ファイバ９を嵌合させる構成とすることにより、筒部５０は高精度にベース１０へ接続することができることから、第２レンズ面１５と光ファイバ９との位置決めを容易に且つ高精度に行うことができ、光ファイバ９から出射された光を第２レンズ面１５にて確実に略平行光に変換することができ、第１レンズ面１４にてフォトダイオード２０の受光部２２へ確実に集光することができる。
なお、本実施形態においては、ＯＳＡ１が光電素子としてフォトダイオード２０を備えて受光を行う構成としたが、これに限るものではなく、光電素子としてレーザダイオードを備えて発光を行う構成としてもよい。また、ＯＳＡ１が凹所１２ａ内に１つの光電素子を備える構成としたが、これに限るものではなく、複数の光電素子を備える構成としてもよい。この場合、フォトダイオード及びレーザダイオードの両光電素子を搭載することによって、ＯＳＡは発光及び受光を行うことができ、光信号の送受信をおこなうことができる。
また、図３に示した導電板３０（３０ａ〜３０ｃ）の構成は一例であってこれに限るものではない。また、フォトダイオード２０の上面の端子と導電板３０とをワイヤ３５で接続する構成としたが、これに限るものではなく、フォトダイオード２０の下面に複数の接続端子部２１が設けられている場合には、ワイヤ３５による接続を行わない構成としてもよい。
また導電板３０に通光部として開口３１を形成し、フォトダイオード２０の受光部２２が開口３１を通して受光を行う構成としたが、これに限るものではない。例えば、導電板３０に通光部として切り欠き又は溝等を形成し、これらを通して受光を行う構成としてもよい。また例えば、フォトダイオード２０の下面に複数の接続端子部２１が設けられており、各接続端子部が異なる導電板３０に接続される場合には、各導電板３０の間のすき間を通光部とし、このすき間を通してフォトダイオード２０の受光部２２が受光を行う構成としてもよい。また例えば、導電板３０の一部又は全部を透光性の導電体で成形することができる場合には、この透光部分を通光部としてフォトダイオード２０への光を通す構成としてもよい。
また、ベース１０の上面に位置決め部１３を設け、位置決め部１３を基準としてフォトダイオード２０の位置決めを行う構成としたが、これに限るものではなく、ＯＳＡ１が位置決め部１３を備えない構成であってもよく、ベース１０の上面の他の箇所を基準としてフォトダイオード２０の位置決めを行う構成としてもよい。また第１レンズ面１４の中心をカメラ７の撮影により確認し、この中心に対して直接的にフォトダイオード２０の位置決めを行ってもよい。
また、ベース１０の上面に周壁部１２を設けて凹所１２ａを構成し、凹所１２ａを蓋体４０で封止することによりフォトダイオード２０の封止を行う構成としたが、これに限るものではなく、フォトダイオード２０を樹脂封止するなど、その他の構成で封止を行ってもよい。また、凹所１２ａ内にはフォトダイオード２０のみが収容される構成としたが、これに限るものではなく、電気回路を構成するその他の回路部品（抵抗、コンデンサ、コイル又はＩＣ（Integrated Circuit）等）を凹所１２ａ内に収容する構成としてもよい。
（変形例）
また、筒部５０を別体とし、接続ピン５２を接続穴１８に挿入することで筒部５０をベース１０に接続する構成としたが、これに限るものではなく、筒部をベース１０と一体成形する構成であってもよい。図１０は、本発明の変形例に係る光通信モジュールの構成を示す模式的断面図である。変形例に係るＯＳＡ１は、ベース１０の下面に円筒状の筒部１１を第２レンズ面１５を囲んで突設してあり、筒部１１はベース１０と共に透光性の合成樹脂で一体成形されている。筒部１１の中心は第２レンズ面１５の中心に略一致する。
変形例に係るＯＳＡ１は、例えば図４の樹脂成形工程にて示した第２金型７２に、筒部１１を成形するための凹部を設けることで、透光性の合成樹脂による一体成形を行うことができる。これにより、ＯＳＡ１の製造工程にて、別体の筒部５０をベース１０に接続する工程を行う必要がないため、製造工程の簡略化を実現できる。また、筒部１１はベース１０に対して精度よく一体成形することができるため、筒部１１に光ファイバ９を嵌合させて、より精度よく第２レンズ面１５の中心と光ファイバ９の中心とを一致させることができる。
（実施の形態２）
図１１は、本発明の実施の形態２に係る光通信モジュールの構成を示す模式的断面図である。図１２は、本発明の実施の形態２に係る光通信モジュールの構成を示す模式的平面図であり、光通信モジュールの蓋体４０（後述する）を装着していない状態を図示してある。
図において１は、フォトダイオード（光電素子）２０が封入されると共に、アンプＩＣ６１及びコンデンサ６２等の電気回路部品にて構成される電気回路を搭載したＯＳＡであり、本発明に係る光通信モジュールに相当する。ＯＳＡ１は、光ファイバ（通信線）９が連結され、この光ファイバ９を介して他の装置が発した光をフォトダイオード２０にて受光し、光信号を電気信号に変換して出力する光通信のための部品である。
ＯＳＡ１は、平面視が略長方形をなす板状のベース（透光保持部）１０を備えており、ベース１０の一側の面（図１１において上側の面、以下では単に上面という）にフォトダイオード２０が接続され、反対側の面（図１１において下側の面、以下では単に下面という）に光ファイバ９を連結するための筒部５０が設けられている。ベース１０の上面には、長手方向の一側に寄せて、平面視が略正方形の筒状をなす周壁部１２が立設されており、ベース１０の上面と周壁部１２とにより、フォトダイオード２０を収容する凹所１２ａが構成されている。
フォトダイオード２０は、平面視が略正方形をなす板状であり、下面の略中央には、光を検知して電気信号に変換する受光部（光電領域）２２が設けられ、受光部２２の周囲に一又は複数の接続端子部２１が設けられている。接続端子部２１は、フォトダイオード２０の電気信号を入出力するための端子であり、且つ、半田又は導電性接着剤等を介して導電板３０への接続を行うためのものである。なお、以降の説明及び図面においては、図２Ａに示したフォトダイオード２０をＯＳＡ１が備えるものとする。
ＯＳＡ１のベース１０には金属製の導電板３０が、その一面がベース１０の上面に露出するように埋め込まれて保持されている。凹所１２ａ内における導電板３０の露出部分には、フォトダイオード２０の接続端子部２１が半田又は導電性接着剤等を用いて接続され、及び／又は、フォトダイオード２０の上面などに設けられた端子がワイヤ３５を介して接続される。また凹所１２ａ外における導電板３０の露出部分には、アンプＩＣ６１及びコンデンサ６２等の電気回路部品が、半田若しくは導電性接着剤等を用いて直接的に、及び／又は、ワイヤなどを介して接続されている。導電板３０は、フォトダイオード２０と電気回路部品との間で電気信号の送受を行うためのものであり、またＯＳＡ１の外部との間で電気信号の送受を行うためのものである。換言すれば、導電板３０は、フォトダイオード２０を用いた受信回路において、回路の構成要素を接続する配線に相当するものである。
本実施の形態のＯＳＡ１は４つの導電板３０ａ〜３０ｄを備えている（図１２参照）。第１の導電板３０ａは、ベース１０の凹所１２ａの中央に配される略正方形の部分と、この部分からベース１０の長手方向へ設けられ、ベース１０の側面から外部へ延出する部分とを有しており、略正方形の部分の略中央には光を通す通光部として略円形の開口３１が形成されている。第１の導電板３０ａは、平面視におけるベース１０の凹所１２ａの略中央に開口３１が位置するよう、ベース１０に保持される。開口３１の直径は、フォトダイオード２０の下面の一辺の長さより小さく、且つ、フォトダイオード２０の受光部２２の直径より大きい。フォトダイオード２０は、第１の導電板３０の開口３１の周縁部分に半田又は導電性接着剤を介してその接続端子部２１が接続される。また凹所１２ａ外の第１の導電板３０ａの露出部分には、アンプＩＣ６１が接着剤などにより接着固定される。アンプＩＣ６１は上面に４つの端子を有しており、その１つの端子がワイヤ６５を介して第１の導電板３０ａに接続されている。
第２の導電板３０ｂは、第１の導電板３０ａを囲むように配され、その一端部分がベース１０の側面から外部へ延出している。コンデンサ６２は端子を２つ有する電気回路部品であり、各端子が第１の導電板３０ａ及び第２の導電板３０ｂに接続されている。また第２の導電板３０ｂは、アンプＩＣ６１の上面に設けられた端子とワイヤ６３を介して接続されている。
第３の導電板３０ｃは、略Ｌ字型をなしており、その一端部分がベース１０の凹所１２ａ外に露出し、反対部分が凹所１２ａ内に露出するように、第１の導電板３０ａと並べて配されている。第３の導電板３０ｃは、凹所１２ａ内にてフォトダイオード２０の上面に設けられた端子とワイヤ３５を介して接続され、凹所１２ａ外にてアンプＩＣ６１の上面に設けられた端子とワイヤ６４を介して接続されている。
第４の導電板３０ｄは、略長方形をなし、ベース１０の長手方向に第３の導電板３０ｃと並べて配され、その一端部分がベース１０の側面から外部へ露出している。第４の導電板３０ｄは、アンプＩＣ６１の上面に設けられた端子とワイヤ６６を介して接続されている。なお、導電板３０ａ、３０ｂ、３０ｄのベース１０の側面から延出した部分は、ＯＳＡ１と例えば通信装置の回路基板とを接続するための端子として用いられる。
図１３は、ＯＳＡ１の導電板３０ａ〜３０ｄを利用して構成される受信回路の一例を示す回路図である。本実施の形態に係るＯＳＡ１は、フォトダイオード２０とその他の電気回路部品としてアンプＩＣ６１及びコンデンサ６２とを収容し、これらを導電板３０ａ〜３０ｄに適宜に接続することによって、光信号の受信回路を構成したものである。フォトダイオード２０は、下面にアノードの端子が接続端子部２１として設けられ、上面にカソードの端子が設けられている。フォトダイオード２０は、開口３１から受光部２２が受光を行うことができるように高精度に位置決めされて、接続端子部２１により第１の導電板３０ａに接続される。
アンプＩＣ６１は、上面に入力端子、出力端子、高電位側の電源端子及び低電位側の電源端子の４つの端子が設けられ、下面には端子は設けられていない。アンプＩＣ６１は、半田又は接着剤等により第１の導電板３０ａに下面が接着される。アンプＩＣ６１の上面に設けられた高電位側の電源端子は、ワイヤ６３を介して第２の導電板３０ｂに接続されている。アンプＩＣ６１の入力端子は、ワイヤ６４を介して第３の導電板３０ｃに接続され、フォトダイオード２０のカソードの端子に電気的に接続されている。アンプＩＣ６１の低電位側の電源端子は、ワイヤ６５を介して第１の導電板３０ａに接続されている。アンプＩＣ６１の出力端子は、ワイヤ６６を介して第４の導電板３０ｄに接続されている。
上述のように、コンデンサ６２は、第１の導電板３０ａ及び第２の導電板３０ｂに跨って配設され、一端側の端子が第１の導電板３０ａに接続され、他端側の端子が第２の導電板３０ｂに接続されている。これにより、図４に示す回路が構成され、例えば第１の導電板３０ａを接地電位に接続し、第２の導電板３０ｂを電源電位に接続することによって、ＯＳＡ１にて受信した光信号を変換した電気信号が第４の導電板３０ｄから出力される。
また、ＯＳＡ１のベース１０及び周壁部１２は、透光性の合成樹脂により一体成形されている。例えば、予め所望の形状に加工された導電板３０を金型内に配置し、液状の透明樹脂を流し込んで硬化させる方法、所謂射出成形によって一体成形を行うことができる。ベース１０を透光性の合成樹脂で成形することによって、導電板３０に接続されたフォトダイオード２０は、透光性のベース１０及び導電板３０の開口３１を通して外部の光を受光することができる。またベース１０及び周壁部１２を構成する合成樹脂は、フォトダイオード２０の耐熱性能などに関係なく選択することができるため、成形精度が高く、温度変化などの周辺環境による変形などが発生し難い合成樹脂を選択することができる。
導電板３０を保持するベース１０には、導電板３０の開口３１に連なる略円形の凹部が上面に形成されており、この凹部の底部分は上側へ凸状に成形されて、第１レンズ面１４が設けられている。また、ベース１０の下面には、凸状の第２レンズ面１５が設けられている。第２レンズ面１５は、ベース１０の上面側に設けられた第１レンズ面１４の反対側に、その中心が第１レンズ面１４の中心に可能な限り一致するように、設けられている。
またＯＳＡ１は、ベース１０の下面に突設された円筒状の筒部５０を備えている。筒部５０は、ベース１０とは別体として成形されており、ベース１０の下面に設けられた第２レンズ面１５を囲むように、ベース１０の下面に接続される。筒部５０は、下端側の内径を階段状に拡径させた態様であり、内径が小さい上部分及び内径が大きい下部分を有している。筒部５０の内径が小さい上部分は、その内径が第２レンズ面１５の直径に等しいか又は若干大きくなるよう形成されている。筒部５０の内径が大きい下部分は、その内径が光ファイバ９の直径に略等しくなるように形成されており、光ファイバ９を嵌合させる嵌合部５１を構成している。
筒部５０の上側の端面には、丸棒状の複数の接続ピン５２が立設されている。複数の接続ピン５２は、筒部５０の端面の周方向に等間隔で設けられている。ベース１０には、接続ピン５２を挿通して筒部５０を接続するための複数の接続穴１８が、ベース１０の上下を貫通して設けられている。筒部５０の接続ピン５２及びベース１０の接続穴１８は、接続穴１８に接続ピン５２を挿入して筒部５０をベース１０に接続した場合に、筒部５０の中心が第２レンズ面１５の中心に略一致するように、その位置が高精度に定められている。なお筒部５０は、合成樹脂製であってもよく、金属又は木材等の他の素材で形成されるものであってもよい。また筒部５０の接続は、接続ピン５２をベース１０の接続穴１８に挿入するのみで行ってもよいが、更に接着剤などを用いて固定することで、より強固に行うことができる。
接続ピン５２を接続穴１８に挿入して筒部５０をベース１０の下面に接続した場合、筒部５０の中心と第２レンズ面１５の中心とが略一致するように、接続ピン５２及び接続穴１８はその位置が精度よく定められている。また、筒部５０の嵌合部５１に光ファイバ９を嵌合させた場合、筒部５０の中心と光ファイバ９の中心とが略一致するように、筒部５０の嵌合部５１が精度よく形成されている。よって、第２レンズ面１５の中心と光ファイバ９の中心とを略一致させることができる。
また、ＯＳＡ１は、ベース１０の上面側に設けられた周壁１２の上端に接合され、凹所１２ａを封止する蓋体４０を備えている。蓋体４０は、平面視が周壁１２と同じ略正方形をなす板状であり、周壁１２の上端に例えば超音波溶接又は接着剤による接着等の方法で接合される。蓋体４０は、透光性又は非透光性のいずれであってもよく、ベース１０及び周壁部１２等と同じ素材で成形されるものであってもよく、異なる素材で成形されるものであってもよい。なお蓋体４０を接合するときに、凹所１２ａ内に窒素ガス又はドライエアー等のガスを封入してもよく、凹所１２ａ内を真空としてもよい。
図１４乃至図１８は、本発明に係る光通信モジュールの製造方法を説明するための模式図であり、図１４から図１８へ時系列にＯＳＡ１の製造工程を示してある。本発明のＯＳＡ１の製造工程では、金属板を加工するなどして所望の形状の導電板３０を作成し、射出成形用の金型内に導電板３０を配置し、金型に液状の透明樹脂を流し込んで硬化させることにより、ベース１０、周壁部１２、第１レンズ面１４及び第２レンズ面１５等を一体成形する（この工程の図示は省略する）。この工程においては、ベース１０に保持された導電板３０の開口３１の中心及び第１レンズ面１４の中心は高精度に一致するように成形される。更には、蓋体４０及び筒部５０についても樹脂成形などの方法で予め成形される。
次いで、予め別体として成形された筒部５０を、ベース１０の下面に接続する（図１４参照）。筒部５０の接続は、筒部５０の上端面に設けられた接続ピン５２を、ベース１０に設けられた接続穴１８に挿通するのみで行うことができ、ベース１０に対する筒部５０の位置決めを行う必要はない。また、接続ピン５２、接続穴１８、筒部５０の上端面又はベース１０の下面等に接着剤を塗布した後に、接続穴１８へ接続ピン５２を挿入して筒部５０をベース１０に接着固定してもよい。
次いで、カメラ７などにてベース１０の上面側から撮影を行うことにより、ベース１０の所定箇所の位置を確認し、この基準位置に対して予め定められた位置にフォトダイオード２０を位置決めし、フォトダイオード２０の端子部２１を導電板３０に接続する（図１５参照）。これにより、フォトダイオード２０の受光部２２の中心と、第１レンズ面１４の中心とが高精度に一致する。
次いで、ベース１０の上面に露出する導電板３０の凹所１２ａ外の部分に、アンプＩＣ６１及びコンデンサ６２等の電気回路部品を搭載する（図１６参照）。このとき、電気回路部品の端子を導電板３０に接続する場合には、半田又は導電性接着剤等を用いて接続を行い、また、電気回路部品の筐体部分などの端子以外の部分を導電板３０に接続する場合には、非導電性の接着剤などを用いて接続を行えばよい。
次いで、フォトダイオード２０の上面に設けられた端子とベース１０に保持された導電板３０ｃとをワイヤ３５にて接続すると共に、アンプＩＣ６１の上面に設けられた４つの端子とベース１０に保持された導電板３０ａ〜３０ｄとをワイヤ６３〜６６にて接続する（図１７参照）。これによりフォトダイオード２０、アンプＩＣ６１及びコンデンサ６２は、図１３に示した回路図の通りに電気的に接続され、ＯＳＡ１を搭載する通信装置は、第１の導電板３０ａを接地電位に接続し、第２の導電板３０ｂを電源電位に接続し、第４の導電板３０ｄから出力される信号に基づいて、光信号の受信を行うことができる。
次いで、蓋体４０を超音波溶接又は接着剤による接着等の方法で周壁部１２の上端に接合し、フォトダイオード２０が収容された凹所１２ａを封止する（図１８参照）。これによりフォトダイオード２０は外部から隔離される。また、蓋体４０を周壁部１２に接合する前に、凹所１２ａ内にガスを注入してもよい。
以上の構成のＯＳＡ１は、ベース１０の凹所１２ａ内にフォトダイオード２０を搭載し、１２ａ外にアンプＩＣ６１及びコンデンサ６２等の電気回路部品を搭載し、複数の導電板３０ａ〜３０ｄ及びワイヤ３５、６３〜６６を用いてこれらを電気的に接続する構成とすることにより、ＯＳＡ１は回路基板などを備えることなく複数の電気回路部品を搭載することができ、これらの電気部品により受信回路などを構成することができる。本発明の構成により、受信回路などの電気回路を搭載した光通信モジュールを、受信回路用の回路基板を搭載する光通信モジュールと比較して小型化することができ、回路基板及びこれの周辺部品を備える必要がないため、部品数を削減することができる。よって、本発明のＯＳＡ１を搭載する通信装置などの小型化を実現できると共に、ＯＳＡ１の製造工程の簡略化を実現でき、ＯＳＡ１の低価格化を実現することができる。
また、導電板３０の開口３１及び透光性のベース１０を通して光信号の送受を行うように、ベース１０の凹所１２ａ内に露出する導電板３０に、フォトダイオード２０を位置決めして接続し、その後に蓋体４０にて封止を行う構成とすることにより、ＯＳＡ１は、ベース１０の成形後に精度よく位置合わせを行ってフォトダイオード２０を導電板３０に接続することができ、フォトダイオード２０の接続位置に影響を与えることなく蓋体４０による封止を行うことができる。これにより、フォトダイオード２０の耐熱性能などを考慮することなくベース１０を成形するための合成樹脂を選択できるため、成形精度を高めることができる。よって、精度よく成形されたベース１０に対してフォトダイオード２０の位置決めを精度よく行うことができるため、第１レンズ面１４等との位置合わせを精度よく行うことができ、ＯＳＡ１による光通信の精度を向上することができる。
また、凹所１２ａに蓋体４０を接合することによりフォトダイオード２０の封止を行う構成とすることにより、蓋体４０の接合精度は低くてもよいため、容易な方法で且つ低コストにフォトダイオード２０の封止を行うことができる。
また、ベース１０の下面には第２レンズ面１５を囲んで筒部５０を設け、筒部５０の嵌合部５１に光ファイバ９を嵌合させる構成とすることにより、筒部５０は接続ピン５２及び接続穴１８により高精度にベース１０へ接続できることから、第２レンズ面１５と光ファイバ９との位置決めを容易に且つ高精度に行うことができるため、ＯＳＡ１を用いた光通信の精度を向上することができる。
なお本実施の形態においては、ＯＳＡ１が光電素子としてフォトダイオード２０を備えて受光を行う構成としたが、これに限るものではなく、光電素子としてレーザダイオードを備えて発光を行う構成としてもよい。また、ＯＳＡ１が凹所１２ａ内に１つの光電素子を備える構成としたが、これに限るものではなく、複数の光電素子を備える構成としてもよい。この場合、フォトダイオード及びレーザダイオードの両光電素子を搭載することによって、ＯＳＡは発光及び受光を行うことができ、光信号の送受信をおこなうことができる。
また、図１２に示した導電板３０（３０ａ〜３０ｄ）の構成は一例であってこれに限るものではない。図１３に示した回路構成は一例であってこれに限るものではない。ＯＳＡ１に搭載する電気回路部品はアンプＩＣ６１及びコンデンサ６２に限るものではなく、その他の種々の電気回路部品を搭載し、その他の種々の電気回路を構成することができる。
また、導電板３０の開口３１の中心とフォトダイオード２０の受光部２２の中心とが略一致するようにフォトダイオード２０の接続を行うとしたが、必ずしも受光部２２の中心と開口３１の中心とが一致する必要はなく、受光部２２の中心が第１レンズ面１４の中心に略一致していればよい。また、フォトダイオード２０の上面の端子と導電板３０とをワイヤ３５で接続する構成としたが、これに限るものではなく、フォトダイオード２０の下面に複数の接続端子部２１が設けられている場合には、ワイヤ３５による接続を行わない構成としてもよい。
また導電板３０に通光部として開口３１を形成し、フォトダイオード２０の受光部２２が開口３１を通して受光を行う構成としたが、これに限るものではない。例えば、導電板３０に通光部として切り欠き又は溝等を形成し、これらを通して受光を行う構成としてもよい。また例えば、フォトダイオード２０の下面に複数の接続端子部２１が設けられており、各接続端子部が異なる導電板３０に接続される場合には、各導電板３０の間のすき間を通光部とし、このすき間を通してフォトダイオード２０の受光部２２が受光を行う構成としてもよい。また例えば、導電板３０の一部又は全部を透光性の導電体で成形することができる場合には、この透光部分を通光部としてフォトダイオード２０への光を通す構成としてもよい。
（変形例１）
また、筒部５０を別体とし、接続ピン５２を接続穴１８に挿通することで筒部５０をベース１０に接続する構成としたが、これに限るものではなく、筒部をベース１０と一体成形する構成であってもよい。図１９は、本発明の実施の形態２の変形例１に係る光通信モジュールの構成を示す模式的断面図である。変形例１に係るＯＳＡ１は、ベース１０の下面に第２レンズ面１５を囲んで円筒状の筒部１１を突設してあり、筒部１１はベース１０と共に透光性の合成樹脂で一体成形されている。筒部１１の中心は第２レンズ面１５の中心に略一致する。
またベース１０の上面には、凹所１２ａ内に丸棒状の位置決め部１３が突設されている。位置決め部１３は、フォトダイオード２０を凹所１２ａ内にて導電板３０に接続する際の位置決めの基準をなすものであり、ベース１０に保持された導電板３０の開口３１の中心又は第１レンズ面１４の中心からの位置を高精度に定めて設けられている。フォトダイオード２０を導電板３０に接続する製造装置は、例えばカメラなどでベース１０の上面の撮影を行って位置決め部１３の位置を基準とし、位置決め部１３から所定の距離及び方向だけ離れた位置にフォトダイオード２０を接続する構成とすればよい。
これにより、ＯＳＡ１の製造工程にて、別体の筒部５０をベース１０に接続する工程を行う必要がないため、製造工程の簡略化を実現できる。また、筒部１１はベース１０に対して精度よく一体成形することができるため、筒部１１に光ファイバ９を嵌合させて、第２レンズ面１５の中心と光ファイバ９の中心とをより精度よく一致させることができる。
（変形例２）
上述の光通信モジュールの製造方法においては、図１４乃至図１８に示したように、フォトダイオード２０を凹所１２ａ内の導電板３０に接続し（図１５参照）、その後にアンプＩＣ６１及びコンデンサ６２等の電気回路部品を凹所１２ａ外の導電板３０に半田又は導電性接着剤等を用いて接続する（図１６参照）という手順でＯＳＡ１の製造を行ったが、これに限るものではない。変形例２に係る光通信モジュールの製造方法においては、フォトダイオード２０を凹所１２ａ内の導電板３０に接続した後、凹所１２ａ外の導電板３０への電気回路部品の接続を行わずに、蓋体４０を周壁部１２に接合する。
蓋体４０の接合後、凹所１２ａ外の導電板３０へ電気回路部品の接続を行う。このとき、電気回路部品の接続は、フラックスを含む半田を導電板３０に印刷しておき、この半田上に電気回路部品を載置して、加熱により半田を溶かして電気回路部品の接続を行う方法、即ち半田リフローにより行う。
ワイヤ３５を用いたワイヤーボンディングが行われるフォトダイオード２０は、半田リフローにて用いられるフラックスを嫌うが、変形例２の製造方法によれば、蓋体４０の接合により凹所１２ａが封止されるため、電気回路部品を半田リフローにより凹所１２ａ外の導電板３０に接続することができる。
（実施の形態３）
図２０は、本発明の実施の形態３に係る光通信モジュールの構成を示す模式的断面図である。図において１は、フォトダイオード（光電素子）２０をパッケージに封入したＯＳＡであり、本発明に係る光通信モジュールに相当する。ＯＳＡ１は、光ファイバ９が連結され、この光ファイバ９を介して他の装置が発した光をフォトダイオード２０にて受光し、光信号を電気信号に変換して出力する光通信のための部品である。
ＯＳＡ１は、平面視が略正方形をなす板状のベース（透光保持部）１０を備えており、ベース１０の一側の面（図２０において上側の面、以下では単に上面という）には、金属製の導電板３０が載置され、導電板３０にフォトダイオード２０が接続されると共に、導電板３０及びフォトダイオード２０を合成樹脂により封止した封止部４５が設けられている。また、ベース１０は透光性の樹脂で成形されており、ベース１０の上面には、第１レンズ面１４が一体的に成形され、ベース１０の反対側の面（図２０において下側の面、以下では単に下面という）には、第２レンズ面１５が一体的に成形されると共に、この第２レンズ面１５の周囲に光ファイバ９を連結するための筒部５０が突設されている。
フォトダイオード２０は、平面視が略正方形をなす板状であり、下面の略中央には、光を検知して電気信号に変換する受光部２２が設けられ、受光部２２の周囲に一又は複数の接続端子部が設けられている。接続端子部は、フォトダイオード２０の電気信号を入出力するための端子であり、且つ、半田又は導電性接着剤等を介して導電板３０への接続を行うためのものである。なお、以降の説明及び図面においては、図２Ｂに示したように、下面に２つの接続端子部２１ａ及び２１ｂを設けたフォトダイオード２０をＯＳＡ１が備えるものとする。ただし、ＯＳＡ１が備えるフォトダイオード２０の構成は、図２Ａ又は図２Ｃに示した構成又はその他の構成であってもよい。
ＯＳＡ１のベース１０には、金属製の導電板３０が載置されている。導電板３０は、金属板の切削又はエッチング等により所望のパターンに形成される。導電板３０の上面には、フォトダイオード２０の接続端子部２１ａ、２１ｂが半田又は導電性接着剤等を用いて接続され、導電板３０の下面はベース１０の上面に当接する。導電板３０は、フォトダイオード２０と外部との間で電気信号の送受を行うためのものであり、フォトダイオード２０を用いた受信回路において、回路の構成要素を接続する配線に相当するものである。
図２１は、本発明に係る光通信モジュールに備えられる導電板３０の構成を示す模式的平面図であり、導電板３０の上面視の形状にベース１０の外形を二点鎖線で重ねて示したものである。図示の例では、ＯＳＡ１は３つの導電板３０ａ〜３０ｃを備えている。第１の導電板３０ａ及び第２の導電板３０ｂは、フォトダイオード２０の接続端子部２１ａ及び２１ｂがそれぞれ接続されるものである。第１の導電板３０ａ及び第２の導電板３０ｂは、平面視で略長方形をなし、長手方向の一端がベース１０の外部へ延出し、他端がベース１０の中央まで配される。また、ベース１０の中央には第１レンズ面１４が設けられており、第１導電板３０ａ及び第２導電板３０ｂの他端には、第１レンズ面１４を覆い隠すことがないように、切り欠き３３１がそれぞれ形成されている。即ち、第１導電板３０ａ及び第２導電板３０ｂは、平面視において第１レンズ面１４を間にして並べて設けられており、切り欠き３３１により構成される第１導電板３０ａ及び第２導電板３０ｂの間隙が、導電板３０の表裏へ光を通す通光部をなしている。
第３の導電板３０ｃは、略Ｕ字型をなしており、第１の導電板３０ａ及び第２の導電板３０ｂを囲むように、ベース１０の周縁に沿って配され、その一端部分がベース１０の外部へ延出している。第３の導電板３０ｃは、例えば接地電位に接続されて、ＯＳＡ１をシールドするために用いられる。導電板３０ａ〜３０ｃのベース１０から延出した部分は、ＯＳＡ１と例えば通信装置の回路基板とを接続するための端子として用いられる。
また、導電板３０（第１の導電板３０ａ〜第３の導電板３０ｃ）には、それぞれ適宜の位置に、複数の位置決め穴部３３２が形成されている。各位置決め穴部３３２は、略円形をなし、導電板３０の表裏を貫通して形成されている。これに対してベース１０の上面には、複数の位置決め凸部３１３が設けられている。各位置決め凸部３１３は、平面視が略円形をなし、導電板３０の位置決め穴部３３２内に収容可能な大きさに形成されている。
ベース１０の上面における各位置決め凸部３１３の形成位置は、導電板３０の載置位置を規定すべく精度よく定められている。これによりＯＳＡ１の製造工程において、導電板３０の位置決め穴部３３２がベース１０の位置決め凸部３１３に係合するように、ベース１０の上面に導電板３０を載置することにより、導電板３０の位置調整の作業を行うことなく、図２１に示した配置で導電板３０が精度よく載置される。
また、ベース１０の上面に載置された導電板３０には、フォトダイオード２０が接続される。なおフォトダイオード２０の接続位置は、例えばベース１０の上面に設けられた位置決め凸部３１３又は導電板３０の所定位置等を基準にして決定してもよく、透光性のベース１０、第１レンズ面１４及び第２レンズ面１５を通してベース１０の下側に設置された指標などを基準に決定してもよい。
なお上記の構成において、導電板３０の厚さを１００μｍ程度とし、導電板３０の幅を２００μｍ以上とし、複数の導電板３０（３０ａ〜３０ｃ）の間隔を２００μｍ以上とした場合、ベース１０に対する導電板３０の位置ズレは±５０μｍ以内であった。またフォトダイオード２０の接続端子部２１ａ及び２１ｂのサイズを１００μｍ角以上とした場合、フォトダイオード２０の位置ズレは±１０μｍ以内であった。ただしこれらの数値は一例であり、導電板３０の載置位置及びフォトダイオード２０の接続位置は更なる高精度化が可能である。
ＯＳＡ１のベース１０、位置決め凸部３１３、第１レンズ面１４及び第２レンズ面１５等は、透光性の合成樹脂により一体成形されている。例えば、予め作成された金型に液状の透明樹脂を流し込んで硬化させる方法、所謂射出成形によって一体成形を行うことができる。ベース１０を透光性の合成樹脂で成形することによって、導電板３０に接続されたフォトダイオード２０は、透光性のベース１０と第１の導電板３０ａ及び第２の導電板３０ｂの間隙を通して、第１レンズ面１４及び第２レンズ面１５から入射した光を受光することができる。またベース１０を構成する合成樹脂は、フォトダイオード２０の耐熱性能などに関係なく選択することができるため、成形精度が高く、温度変化などの周辺環境による変形などが発生し難い合成樹脂を選択することができる。
ベース１０に載置された導電板３０と、導電板３０に接続されたフォトダイオード２０とは合成樹脂により樹脂封止されており、ベース１０の上側にはフォトダイオード２０及び導電板３０を封止した封止部４５が設けられている。封止部４５は、ベース１０とは異なる合成樹脂によるものであってよく、透光性を有していないものであってよい。封止部４５を構成する合成樹脂は、成形精度が低くてもよいが、フォトダイオード２０の耐熱性能などを考慮して選択する。
ベース１０には、導電板３０の開口３１に連なる略円形の凹部が上面に形成されており、この凹部の底部分は上側へ凸状に成形されて、第１レンズ面１４が設けられている。また、ベース１０の下面には、凸状の第２レンズ面１５が設けられている。第２レンズ面１５は、ベース１０の上面側に設けられた第１レンズ面１４の反対側に、その中心が第１レンズ面１４の中心に可能な限り一致するように、設けられている。フォトダイオード２０は、受光部２２の中心が第１レンズ面１４の中心に略一致するように、導電板３０上に位置決めされて接続される。
ベース１０の下面に設けられる筒部５０は、円筒状をなしており、ベース１０とは別体として製造される。筒部５０は、合成樹脂製であってもよく、金属製であってもよく、その他の素材によるものであってもよい。筒部５０は、その中心が第２レンズ面１５の中心に略一致するように位置決めされ、ベース１０の下面に溶接又は接着等の方法により接続固定される。筒部５０は、ベース１０に接続される一側（図１において上側）の内径が第２レンズ面１５の直径より若干大きく、他側（図１において下側）の内径がこれより更に大きく形成されており、筒部５０の下側に光通信用の光ファイバ９を嵌合させることができる。筒部５０に光ファイバ９を嵌合させた場合、光ファイバ９の端面と第２レンズ面１５とが対向すると共に、光ファイバ９の中心と第２レンズ面１５の中心とが略一致するようにしてある。
図２２乃至図２７は、本発明に係る光通信モジュールの製造方法を説明するための模式図であり、図２２から図２７へ時系列にＯＳＡ１の製造工程を示してある。本発明のＯＳＡ１はベース１０を導電板３０及び筒部５０等とは別に製造することができるため、その製造工程では、複数のベース１０を射出成形により一度に製造することができる。まず、本発明のＯＳＡ１の製造工程では、予め作成された金型（図示は省略する）に液状の透明樹脂を流し込んで硬化させることにより、複数のベース１０が６×６のマトリクス状に連なった板体を成形する（図２２参照）。この工程においては、各ベース１０の第１レンズ面１４、第２レンズ面１５及び位置決め凸部３１３も共に成形される。
次いで、複数のベース１０がマトリクス状に連なった板体を切削（ダイシング）する。板体の切削は、例えば図２２の破線の位置にて行うことができる。板体の切削により複数のベース１０が分離されて、３６個のベース１０が得られる（図２３参照）。この工程において、ベース１０の切削精度は、ある程度低くてもよい。
次いで、分離したベース１０の上面に導電板３０を載置する（図２４参照）。導電板３０は、予め金属板を切削又はエッチングすることによって所望の形状に形成される。導電板３０をベース１０の上面に載置する際には、導電板３０に形成された複数の位置決め穴部３３２が、ベース１０上の対応する位置決め凸部３１３に係合する位置に、導電板３０を載置する。これにより、ベース１０上における導電板３０の位置が確定される。なお、この工程において、導電板３０をベース１０に接着などの方法で固定してもよい。
次いで、ベース１０に載置された導電板３０にフォトダイオード２０を接続する（図２５参照）。このとき、カメラなどにてベース１０の上側から撮影を行うことにより位置決め凸部３１３又は導電板３０の適当な箇所等の位置を確認し、この位置を基準位置として、基準位置に対して予め定められた位置にフォトダイオード２０を位置決めし、フォトダイオード２０の接続端子部２１ａ、２１ｂを導電板３０に半田又は導電性接着剤等を用いて接続する。これにより、フォトダイオード２０の受光部２２の中心と、ベース１０の第１レンズ面１４の中心とが高精度に一致する。
次いで、ベース１０、フォトダイオード２０及び導電板３０を、予め作成された金型７０内に収容し、金型７０内に液状の合成樹脂を流し込んで硬化させることにより、封止部４５の成形を行う（図２６参照）。封止部４５は、ベース１０の上面側を覆うように成形し、少なくともフォトダイオード２０及び導電板３０をベース１０に対して不動に保持することができる構成であればよい。また導電板３０をベース１０に接着などの方法で固定した場合には、封止部４５はフォトダイオード２０のみを覆う構成であってもよい。
次いで、ベース１０の下面に筒部５０を接続固定することで（図２７参照）、ＯＳＡ１が製造される。筒部５０を接続固定するときには、筒部５０の中心がベース１０の下面に設けられた第２レンズ面１５の中心に略一致するように、筒部５０の位置決めを行う。なお、ベース１０の位置決め凸部３１３及び導電板３０の位置決め穴部３３２と同様に、筒部５０の位置を規定する凸部及び凹部等をベース１０の下面及び筒部５０の上端面に設ける構成としてもよく、これにより筒部５０の位置決めを容易化することができる。
以上の構成のＯＳＡ１は、透光性のベース１０の上面に導電板３０を載置し、導電板３０にフォトダイオード２０を接続し、フォトダイオード２０及び導電板３０を封止部４５にて封止する構成とすることにより、ＯＳＡ１の製造工程において、ベース１０の樹脂成形の工程とベース１０に導電板３０及びフォトダイオード２０を搭載する工程とを別工程とすることができる。このため、多数のベース１０を透光性樹脂により一体的に成形し、その後に各ベース１０を切削して分離することでベース１０を製造することができ、ベース１０を個別に樹脂成形する場合と比較して、ベース１０の製造コストを低減することができる。
また、ベース１０に位置決め凸部３１３を設け、導電板３０に位置決め穴部３３２を設けて、位置決め凸部３１３及び位置決め穴部３３２の係合によりベース１０に対する導電板３０の位置決めを行う構成とすることにより、それぞれ個別に製造されたベース１０に導電板３０を容易に且つ精度よく載置することができる。また、ベース１０に第１レンズ面１４及び第２レンズ面１５を一体成形し、フォトダイオード２０が第２レンズ面１５、ベース１０、第１レンズ面１４及び導電板３０の間隙（通光部）を通して光信号の送受信を行う構成とすることにより、上述のようにベース１０は個別に樹脂成形を行うことができ、フォトダイオード２０の耐熱性能などを考慮することなく成形精度の高い樹脂を用いてベース１０を成形できるため、ベース１０と共に第１レンズ面１４及び第２レンズ面１５を高精度に成形することができ、ＯＳＡ１の高精度化及び低コスト化を実現できる。
なお、本実施形態においては、ＯＳＡ１が光電素子としてフォトダイオード２０を備えて受光を行う構成としたが、これに限るものではなく、光電素子としてＶＩＣＳＥＬ（Vertical Cavity Surface Emitting Laser、面発光型半導体レーザー）のようなレーザダイオードを備えて発光を行う構成としてもよい。また、ＯＳＡ１が１つの光電素子を備える構成としたが、これに限るものではなく、複数の光電素子を備える構成としてもよい。この場合、フォトダイオード及びレーザダイオードの両光電素子を搭載することによって、ＯＳＡは発光及び受光を行うことができ、光信号の送受信を行うことができる。
また、フォトダイオード２０及び導電板３０を合成樹脂により封止してベース１０に固定する構成としたが、これに限るものではなく、その他の方法で封止又は固定を行う構成としてもよい。また、図２１に示した導電板３０（３０ａ〜３０ｃ）の構成は一例であってこれに限るものではない。また、導電板３０には表裏を貫通して位置決め穴部３３２を設ける構成としたが、これに限るものではなく、導電板３０の表裏を貫通させずに位置決め用の凹部を設ける構成としてもよい。
（変形例１）
上述の実施の形態に係るＯＳＡ１は、ベース１０の上面に上側へ凸状の第１レンズ面１４を一体成形する構成であるが、これに限るものではない。図２８は、本発明の実施の形態３の変形例１に係る光通信モジュールの構成を示す模式的断面図である。変形例１に係るＯＳＡ１は、ベース１０の上面に下側へ凹状の第１レンズ面１４ａを成形した構成である。
フォトダイオード２０を合成樹脂で封止して封止部４５を設ける際に、フォトダイオード２０の受光部２２と第１レンズ面１４ａとの間に合成樹脂が流れ込む構成の場合、封止部４５を透光性の合成樹脂で成形する必要がある。この場合、ベース１０及び第１レンズ面１４ａを構成する透光性の合成樹脂と、封止部４５を構成する透光性の合成樹脂との屈折率によっては、凸状の第１レンズ面１４ではなく、凹状の第１レンズ面１４ａをベース１０の上面に設けてもよい。更には、より複雑な面構成のレンズをベース１０の上面に設けてもよい。
（変形例２）
図２９は、本発明の実施の形態３の変形例２に係る光通信モジュールの構成を示す模式的断面図である。上述の実施の形態におけるＯＳＡ１は、ベース１０に別体の筒部５０を接続固定する構成であるが、変形例２に係るＯＳＡ１は、ベース１０に筒部５０を一体成形した構成である。この構成により、多数のベース１０を一体的に樹脂成形にて製造する際に（図２２参照）、ベース１０と共に筒部５０を製造することができるため、ＯＳＡ１の製造工程の簡略化及び製造コストの低減を実現することができる。また筒部５０を第２レンズ面１５に対して高精度に成形することができるため、筒部５０に嵌合された光ファイバ９と第２レンズ面１５との中心を高精度に一致させることができ、ＯＳＡ１の通信精度を向上することができる。
１ ＯＳＡ（光通信モジュール）
７ カメラ
９ 光ファイバ（通信線）
１０ ベース（透光保持部）
１１ 筒部
１２ 周壁部
１２ａ 凹所
１３ 位置決め部
１４、１４ａ 第１レンズ面
１５ 第２レンズ面
１８ 接続穴
２０ フォトダイオード（光電素子）
２１、２１ａ〜２１ｄ 接続端子部
２２ 受光部（光電領域）
３０、３０ａ〜３０ｄ 導電板（導電体）
３１ 開口（通光部）
３５ ワイヤ
４０ 蓋体
４５ 封止部（封止手段）
５０ 筒部
５１ 嵌合部
５２ 接続ピン
６１ アンプＩＣ（電気回路部品）
６２ コンデンサ（電気回路部品）
６３〜６６ ワイヤ
７１ 第１金型
７２ 第２金型
３１３ 位置決め凸部（凸部）
３３１ 切り欠き
３３２ 位置決め穴部（穴部）

Claims (9)

  1. 受光又は発光を行って光信号から電気信号へ又は電気信号から光信号への光電変換を行う光電領域及び他部材との接続を行う接続端子部が一の面に設けられた光電素子と、該光電素子の接続端子部が接続され、接続された前記光電素子の光電領域へ光を通す通光部が設けられた導電体と、光を透過し、表裏にそれぞれレンズ面が一体成形され、前記光電素子を接続する部分が露出するように前記導電体を保持する透光保持部とを備える光通信モジュールの製造方法であって、
    前記透光保持部の２つのレンズ面がそれぞれ異なる金型で成形されるように、複数の金型を用いて前記透光保持部及びレンズ面を透光性の合成樹脂で一体成形する樹脂成形工程と、
    一のレンズ面又は該レンズ面と同じ金型で成形された前記透光保持部の一部分に対して前記光電素子を位置決めし、前記接続端子部を前記導電体の露出部分に接続する接続工程と
    を備え、
    前記樹脂成形工程では、一のレンズ面から入射し、前記透光保持部を透して他のレンズ面へ到達する光が略平行光となるように、前記２つのレンズ面を成形すると共に、入射側のレンズ面より出射側のレンズ面を大きく成形する金型を用いて一体成形を行うこと
    を特徴とする光通信モジュールの製造方法。
  2. 前記光通信モジュールは、前記透光保持部に突設され、前記光電素子の配設位置を規定する位置決め部を有し、
    前記接続工程は、前記位置決め部により規定される位置に前記光電素子を位置決めして接続を行うこと
    を特徴とする請求項１に記載の光通信モジュールの製造方法。
  3. 前記光通信モジュールの前記透光保持部は、前記光電素子を収容する凹所が設けてあり、
    前記接続工程の後で、前記凹所を蓋体で封止する封止工程を備えること
    を特徴とする請求項１又は請求項２のいずれか１つに記載の光通信モジュールの製造方法。
  4. 前記透光保持部の前記凹所外に露出する前記導電体の露出部分に、一又は複数の電気回路部品を接続する電気回路部品接続工程を更に備えること
    を特徴とする請求項３に記載の光通信モジュールの製造方法。
  5. 前記光通信モジュールは、前記導電体を複数有し、
    前記電気回路部品接続工程では、複数の前記導電体を介して前記光電素子及び前記電気回路部品を電気的に接続し、光電変換に係る電気回路を構成すること
    を特徴とする請求項４に記載の光通信モジュールの製造方法。
  6. 前記電気回路部品接続工程では、フラックスを含む半田により前記電気回路部品を前記導電体に接続すること
    を特徴とする請求項４又は請求項５に記載の光通信モジュールの製造方法。
  7. 前記樹脂成形工程は、複数の前記透光保持部を一体的に成形し、
    一体的に成形された複数の前記透光保持部を切削して分離する切離工程と、
    分離した前記透光保持部に前記導電体を載置する載置工程と
    を更に備えること
    を特徴とする請求項１乃至請求項６のいずれか１つに記載の光通信モジュールの製造方法。
  8. 前記樹脂成形工程では、各透光保持部に前記導電体の載置位置を規定する凸部を一体的に成形し、
    前記載置工程では、穴部又は凹部が形成された前記導電体を、前記透光保持部の凸部に前記穴部又は凹部を係合させて位置決めすること
    を特徴とする請求項７に記載の光通信モジュールの製造方法。
  9. 請求項１乃至請求項８のいずれか１つに記載の光通信モジュールの製造方法により製造された光通信モジュール。
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