JPH01200307A

JPH01200307A - 光部品実装体

Info

Publication number: JPH01200307A
Application number: JP2518988A
Authority: JP
Inventors: Junji Watanabe; 純二渡辺
Original assignee: Nippon Telegraph and Telephone Corp
Current assignee: Nippon Telegraph and Telephone Corp
Priority date: 1988-02-05
Filing date: 1988-02-05
Publication date: 1989-08-11
Anticipated expiration: 2010-07-31
Also published as: JPH0769497B2

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】「産業上の利用分野」本発明は、光スィッチ、光変調器などの光部品中の導波
路の端面と光部品に接続すべき光ファイバの端面とを光
軸を高精度に一致させて実装するための実装基板と、光
部品および光ファイバとの実装体に関するものである。

「従来の技術」第３図は上記光部品実装体の一従来例を示すものである
。

符号１は実装すべき光部品で、あって、例えば、ＬｉＮ
ｂ０．により形成された場合には、電圧を印加すること
による変調器としての機能を果たすことができる。この
光部品ｉ内には、直線状の導波路１０１が互いに平行に
一対設けられ、これらの導波路１０１の両端には、導波
路端面１０２が導波路１０１の光軸と直交する方向に向
かって形成されている。また、前記導波路１０１は、前
記光部品ｌの上面からの拡散法により形成されて、先部
□品１上面の平面状の導波路形成面１０３の一部をなし
ている。また、導波路形成面１０３の前記導波路１０１
を覆う範囲には、例えばプリントパターンとしての導体
箔からなる電極１０４が形成されて、前記光部品１に電
圧を印加し得るようになっている。

一方、符号２・３は前記光部品ｌに接続すべき光ファイ
バ（図示されているのはその被覆を除去してなる芯線）
４・５を位置決めするＳｉ位置決め基板である。この基
板２・３は、それぞれに設゛けられた互いに平行な■溝
２０１１および、３０１内に前記光ファイバ４・５をそ
れぞれ保持する機能を持っている。また、前記光ファイ
バ４・５は、それぞれコア４０１・５０１を有するとと
もに、軸線に対して垂直な端面４０２・５０２がそれぞ
れ形成されている。

なお、符号６は前記光部品ｌおよび位置決め基板２・３
が載置されるマウント基板、符号７は前記光部品１１位
置決め基板２・３とマウントノ１（板６との間に介在さ
せられたスペーサである。

以上のように構成された実装体における実装作業の過程
を説明する。

まず、光ファイバの被覆を除去することにより芯線を露
出させ、これを位置決め基板２のＶ溝２０１に接着固定
し、さらに、位置決め基板２をマウント基板６の所定位
置に固定する。

次いで、光部品ｌをマウント基板６に載置し、光ファイ
バ４のコア４０１と光部品の導波路１゜ｌの端面との光
軸を合わせる。このとき、光ファイバ４の他の端面（図
示せず）から光を投入し、光部品１の導波路ｌｏｔの出
力側の端面で検出される光の出力が最大になるように光
部品１を（主として第３図中ｘ、ｚ軸方向へ）移動させ
る。また第３図の場合、２本の導波路１０１が設けられ
ているから、Ｚ軸回りの微小な回転を修正する必要があ
り、また、光部品ｌにおけるＸ軸方向に沿っ、て光部品
ｌの表面に生じた微小な凹凸があるから、Ｙ軸回りの回
転を修正することが必要とされる。

′　以上の各方向へ光部品ｌを移動させ、両導波路１０
１の端面から最大の光出力が得られるように位置決めを
した後、この位置関係を維持すべ（光部品ｌとマウント
基板６との間にスペーサ７を挿入し、この状態で固定す
る。

さらに、被覆が除去された出力取出用光ファイバ５を位
置決め基板３のＶ溝３０１に固定し、この位置決め基板
３を光導波路１０１の出力側の端面と光軸合わせする。

このとき、位置決め基板３はｘ、ｚ軸方向への移動によ
る位置決めの他、光部品ｌの厚さの不均一に起因して、
Ｘ、Ｙ軸回りの回転についても、スペーサ７をＦＵ数箇
所に挿入して調整することが必要とされる。

「発明が解決しようとする課題」上記実装体にあっては、光部品１および位置決め基板３
の取り付けに際して、それぞれ、多くの軸方向への移動
、および、各軸を中心とする回転を調整することが必須
°となるから、このように多くノハラメータが存在する
組み立てには多くの困難を伴う。また、位置決めに必要
なパラメータが多いと、その後に光軸にずれを生じるお
それもなしとしないものであった。

本発明は上記事情に鑑みて提案されたもので、位置決め
に関連するパラメータを減少させて、組み立てを容易に
し、かつ組み立て後に位置ずれを生ずるおそれが少ない
実装体を得ることを目的とするものである。

「課題を解決するための手段」上記目的を達成するため、本願の第１の発明は、端面が互いに間隔をおいて対向さ
せられた入力端光ファイバおよび出力画先ファイバと、
これらの間に設けられて入力側光ファイバからの信号に
何等かの処理を施して出力側光ファイバへ出力する光部
品とを基板に搭載してなる光実装体において、前記光部
品の下面には、導波路と、該導波路の両側の位置でそれ
ぞれ光部品の下面から僅かに突出して設けられて前記基
板の上面にそれぞれ接触する接触部とが設けられ、前記
基板には、入力端および出力側の光ファイバをそれぞれ
保持する横断面Ｖ字状の溝が設けられてなり、前記接触
部は、前記導波路の一方の側において導波路の軸線と平
行な方向に相互に間隔をおいて少なくとも２カ所に設け
られ、導波路の他方の側において少なくとも１カ所に設
けられ、前記７字状の溝は、前記接触部の光部品下面か
らの突出ｍと、前記導波路の中心の光部品下面からの距
離と、前記接触部と光部品との間に介在する接着層の厚
さとの和に相当する距離だけ前記光ファイバの中心を前
記基板の表面から離間させて支持すべく、幅寸法および
頂点の角度が設定された構成とされ、本願の第２の発明は、上記第１の発明において、光部品
下面の接触部にそれぞれ接触する前記基板の面上には、
７字状の溝を十字状に互いに交差させてなる参照マーク
がそれぞれ形成され、該参照マークは、光ファイバを支
持する７字状の溝の中心線との間の前記基板の面方向に
沿う距離が、前記導波路の中心線と前記接触部の中心と
の間の光部品下面方向への距離と等しい位置に設けた構
成とされ、本願の第３の発明は、上記第１の発明において、光部品
の接触部と接触する範囲を除く範囲の前記基板の上面に
、この面より窪んだ窓を設けた構成とされたものである
。

「作用」上記第１の発明の構成によれば、入出力用の光ファイバ
をそれぞれＶ溝に挿入するだけで両者の光軸を一致させ
ることができるとともに、光部品における導波路の一方
の側の少なくとも１カ所、他方の側の少なくとも２カ所
で光部品と基板とを接触させることによって光部品を位
置決めし、また、光ファイバをＶ溝によって基板上に位
置決めすることができ、したがって、導波路と光ファイ
バとを高さ方向に相対的に位置決めすることができる。

」二記第２の発明の構成によれば、上記第１の発明の作
用に加えて、接触部の中心と参照マークの中心とを一致
させることにより、導波路と光ファイバとを水平方向に
相対的に位置決めし、結果的に導波路と両光ファイバと
の光軸を一致させることができる。

上記第３の発明の構成によれば、上記第１の発明の作用
に加えて、例えば、光部品として所定の機能を果たすた
めに必要な電極を光部品の下面の導波路周辺部分に突出
状態に設けた場合であっても、これらが前記窓の窪み内
に収められ、したがって、基板との接触部の接触状態が
維持される。

「実施例」以下、図面を参照して本発明の一実施例を説明する。な
お、図中第３図の従来例と共通の部分には同一符号を付
し、説明を簡略化する。

符号ｌは従来例と同様に構成された光部品である。この
光部品ｌは光導波路１０１を下方に向けた状態で使用さ
れるもので、その導波路形成面１０３には合いマークと
しての蒸着パッド１０５が形成されている。この蒸着パ
ッド１０５は、例えば、前記電極１０４を、蒸着するプ
ロセスにおいて、同時に形成面１０３上に形成されるも
ので、実施例の場合、一つの対角線が導波路１０１と平
行な方向に向けられた正方形状の平面形状を有している
。

また、符号２人は、従来例における位置決め基板２・３
とマウント基板６との機能を合わせ持つＳｉ実装基板で
あって、この実装基板２Ａには、光ファイバ４・５を保
持するＶ溝２０１・２０１、板厚方向に貫通する窓２０
３、前記光部品ｌとの位置合わせに利用される参照マー
ク２０４がそれぞれ設けられている。

前記Ｖ溝２０１・２０２は、光ファイバ４・５を光部品
ｌの光導波路１０１と光軸を一致さぜた状態で保持する
もので、その寸法は、第２図に示す如く設定されている
。すなわち、実装基板２Δの表面をＳｉ結晶の（１００
）面とし、設定される光ファイバ４・５の光軸方向を＜
１００＞方向に取ると、第２図におけるＶ溝２０１の開
口部の幅２　Ｑ（’Ｍ佳作上、エツチングマスク上の幅
寸法）は、光フアイバ芯線の半径ｄ％Ｖ溝斜面の傾斜角
０、光フアイバ芯線４のコアの中心と実装基板２人の上
面との距ｌ！ｌＩａに対して、（ｌ＝　（ｄ　／　ｃｏｓＯ−ａ　）　／　ｔａｎＯに
よって与えられる。ここに、Ｏには、結晶特有の値とし
ての５４．７’が、ｄには、−船釣な規格の光ファイバ
の半径であるところの、呼び寸法１７２（１２５μｍ）
が、ａには、光部品ｌの表面から導波路１０１の中心ま
での距離と、蒸管バッド１０５を構成する金属箔の厚さ
と、この蒸希パッド１０５の接管層の厚さとの和が、そ
れぞれ定数として代入され、これらの定数から■溝２０
１の幅２ａ１すなわち、■溝２０１をエツチングにより
形成する際ζこ必要なマスクの寸法が決定され、所定寸
法のＶ溝２０１を得ることができる。

なお、■溝２０２を形成する場合についても、前記Ｖ溝
２０１と同様に算出することができ、光ファイバ４・５
の外径が同一ならば、当然にρも同じ値となる。また、
十字状の平面形状をなす参照マーク２０４についても、
前記Ｖ溝２０１と同時にエツチングによって形成するこ
とができる。

さらに前記基板２Ａには、載置される光部品１の導波路
形成面１０３からその厚さに相当する高さに亙って突出
した電極１０４との接触を避けるべく窓２０３が設けら
れており、この窓２０３は、前記目的に加えて、電極１
０４に対向する部分の誘電率εを小さくする機能をも果
たしている。

次いで、前記光部品ｌ側の合いマーク１０５と基板２Ａ
側の参照マーク２０４との相対関係について説明すれば
、合いマーク１０５は、一つの対角線が導波路１０１と
平行な方向に向けられた正方形状をなし、例えば、電極
１０４と同一の製造プロセスにおいて光部品ｌの表面に
形成された金属箔からなるものである。また前記参照マ
ーク２０４は、前記光部品１を基板２Ａ上に載置して導
波路側の合いマーク１０５の対角線とそれぞれ一致十字
状の■溝（横断面Ｖ字状の溝）を、光フアイバ保持用の
Ｖ溝２０１の中心線を基準とする所定位置に異方性エツ
チング等の手段により形成してなるものである。すなわ
ち、導波路１０１と直交する方向に向かう合いマーク１
０５の対角線と、■溝２０１の中心線と直交する方向に
向０かう参照マーク２０４の線とは、導波路ｌｏｔの軸
線（Ｖ溝２０１の中心線）方向に沿って位置合わせされ
、また、導波路１０１と平行な方向に向かう合いマーク
１０５の対角線と、■溝２０１の中心線と平行な方向に
向かう参照マーク２０４のＶ溝とは、それぞれ、導波路
１０１およびＶ溝２０１の中心線からの距離が等しい位
置に形成されている。なお、参照マーク２０４を構成す
るＶ溝、および合いマーク１０５の対角線は、その長さ
を一致させておくことが望ましい。

以上のように構成された光実装体における実装作業は、
次のような手順で行われる。

まず、光ファイバ４・５の端面を鏡面状に研磨してＶ溝
２０１・３０１にそれぞれ挿入し、両者の間の隙間から
接管剤を注入して固定する。このとき光ファイバ４・５
の中心は、各■溝２０１・２０２の中心線上で、基板２
Δの上面から距＃ａだけ離れた位置に配置される。

次いで、導波路１０．１が形成された側の面を下向きに
してして光部品ｌを基板２Ａ上に乗せると、合いマーク
１０５が基板２Ａとの間の接触部となって、■溝２０１
に保持されている光ファイバ４・５の中心の基板２八表
面からの高さがａ、すなわち、前述した如く合いマーク
１０５の厚さ等を加味した値に設定されているから、導
波路１０１および光ファイバ４・５の中心の高さが必然
的に一致する。さらに、光部品１を水平面（基板２人の
上面）で移動させて合いマーク１０５と参照マーク２０
４とを一致させることにより、導波路１０１と光ファイ
バ４・５の中心とを水平方向にほぼ一致させることがで
きる。なお、一般に光部品ｌを構成する材料は透明ない
しは半透明であるから、光部品ｌの上方からの目視観察
によって容易に合いマーク１０５と参照マーク２０４と
を位置合わせすることができる。

そして、従来の場合と同様、光ファイバ４・５の入力端
の端部から光線を入射させ、出力側の端部で光検出器に
より出力を測定しつつ、光部品１を水平方向に微小に移
動させ、検出器の出力が最大となる位置を求めることに
より、導波路１０１と光ファイバ４・５との中心を最終
的に一致させることができる。

そして、前述のようにして位置決めを行った後、参照マ
ーク２０４を構成するＶ溝を利用して光部品１と基板２
Δとの間に接管剤を注入すると、両者が４点（合いマー
ク１０５および参照マーク２０４の各設置点）で固定さ
れる。なお、参照マーク２０４の設置間隔（光ファイバ
の軸線と平行な方向への間隔）は、大きい稈元部品ｌの
安定性が高まるが、固定点間における光部品ｌと基板２
Δとの熱伸縮量の差に起因する歪を考慮して、安定性を
損なわない範囲でできるだけ小さくすることが望ましい
。

以上のように、一実施例の実装体においては、光部品１
側の蒸着マーク１０５と基板２Ａ側の参照マーク２０４
との位置を合わせることにより、格別なスペーサ等を用
いることなく、従来の実装体の場合より簡単な工程にて
光部品と光ファイバとを位置決めすることができる。

「変形実施例」ａ、光ファイバを支持する基板は、■溝が形成される範
囲、および、光部品が揺載される範囲を除いた範囲が余
剰スペースとなるから、このスペースを利用して、基板
上に、光素子駆動用の電気回路の回路パターンを直接形
成するようにしてもよい。

ｂ、一実施例は、入出力用光ファイバが２本ずつの場合
の例を示したが、入力側４本、出力側８本の場合、ある
いは、入出力それぞれ１本の場合など、図示の場合と異
なる本数の場合にも適用し得るのはもちろんである。

Ｃ１一実施例では、基板の両側に２カ所ずつの合いマー
クを設けたが、一方をｌカ所として、合計３カ所の合い
マークを設けた場合にも同様の機能を果たすことができ
る。

ｄ、光部品が不透明な材料からなる場合には、合いマー
クおよび参照マークを光部品を介して上方から観察する
ことが不可能であるから、合いマークより盛り上がり量
の小さい十字状の線（合いマークより厚さの小さな金属
箔などにより形成される）を、導波路と平行な方向およ
び直交する方向へ向かって、それぞれ合いマークの外側
へ延長するように設けておき、また、基板側の参照マー
クを構成する■溝についても、同様に延長しておき、基
板上に光部品を搭載した後、上記延長された線を側部か
ら顕微鏡等で観察しながら、微小な動作が可能なマニピ
ユレータ等によって両者を相対移動させながら位置決め
することができる。

ｅ、基板に形成される窓は、光部品と対向する部分の誘
電率εを小さ（することを目的とするものであるから、
基板を厚さ方向に貫通するもの、あるいは貫通しないも
ののいずれであってもよく、光部品の下面の形状、例え
ば電極の平面形状に応じて、必要な形状を採用すればよ
い。

「発明の効果」以上の説明で明らかなように、本願の各発明によれば下
記の効果が得られる。

■　入出力用の光ファイバの位置決め用の■溝が一体の
基板上に形成さ°れ、しかも、同一の工・２チングブセ
スにおける同一のマスクにより形成されるから、格別の
処理を必要とせずに入出力用の光ファイバを位置決めす
ることができる。

■　Ｖ溝の幅を所定の値に設定することにより、エツチ
ング等の手法によってＶ溝を形成するだけで、該Ｖ溝に
保持された光ファイバの中心位置を基板の上面から所定
の距離に設定することができ、一方、接触部の厚さが決
定されれば、光部品の下面から導波路の中心までの距離
も決定されるから、適性に厚さが設定された接触部を基
板に接触させた状態で光部品を基板上に乗せるだけで両
者の高さ方向への位置決めを行うことができる。

■　さらに、光部品側の接触部と基板側の参照マークと
の位置を合わせることにより、導波路と光ファイバとを
水平方向に位置決めすることができるから、上記■の効
果と相俟って、単に光部品を基板に乗せて水平方向に移
動させるという簡単な操作によって光ファイバと導波路
との光軸をほぼ一致させることができ、したがって、そ
の後、光検出器によって出力側の光ファイバから最大の
出力が得られる位置に光部品を微小に移動させることに
より、容易に正確な位置決めを行うことができる。

■　光部品と基板との固定点が、一方の側では少なくと
も１カ所、他方の側では少なくとも２カ所であるから、
１カ所で°支持された側では当然に熱応力は生じず、ま
た、２カ所で支持された側では固定点の相互間隔を小さ
くすることにより、基板と光部品との間の熱応力を最小
限に抑制することができる。

■　光部品と接触する範囲を除いた位置に窪んだ部分を
設けたから、この部分の誘電率εを小さくすることがで
き、例えば、光部品に種々の動作を行うべく設けられた
電気回路等への容量分の悪影響を防止することができる
。

【図面の簡単な説明】

第１図および第２図は本発明の一実施例を示すもので、
第１図は実装状態を示す一部を断面とした斜視図、第２
図はＶ溝と光ファイバとの寸法関係を示した横断面図、
第３図は従来の実装体を使用した場合の実装状態の例を
示す一部を断面とした斜視図である。１・・・・・・光部品、１０１・・・・・・導波路、１
０４・・・・・・電極、１０５・・・・・・蒸着パッド
（合いマーク）、２人・・・・・・基板、２０１・２０
２・・・・・・Ｖ溝、２０３・・・・・・窓、２０４・
・・・・・参照マーク、４・・・・・・入力側光ファイ
バ、５・・・・・・出力側光ファイバ。出願人　　日本電信電話株式会社第１図

Claims

【特許請求の範囲】

（１）端面が互いに間隔をおいて対向させられた入力側
光ファイバおよび出力側光ファイバと、これらの間に設
けられて入力側光ファイバからの信号に何等かの処理を
施して出力側光ファイバへ出力する光部品とを基板に搭
載してなる光実装体において、前記光部品の下面には、
導波路と、該導波路の両側の位置でそれぞれ光部品の下
面から僅かに突出して設けられて前記基板の上面にそれ
ぞれ接触する接触部とが設けられ、前記基板には、入力
側および出力側の光ファイバをそれぞれ保持する横断面
Ｖ字状の溝が設けられてなり、前記接触部は、前記導波
路の一方の側において導波路の軸線と平行な方向に相互
に間隔をおいて少なくとも２ヵ所に設けられ、導波路の
他方の側において少なくとも１ヵ所に設けられ、前記Ｖ
字状の溝は、前記接触部の光部品下面からの突出量と、
前記導波路の中心の光部品下面からの距離と、前記接触
部と光部品との間に介在する接着層の厚さとの和に相当
する距離だけ前記光ファイバの中心を前記基板の表面か
ら離間させて支持すべく、幅寸法および頂点の角度が設
定されたことを特徴とする光部品実装体。
（２）光部品下面の接触部にそれぞれ接触する前記基板
の面上には、Ｖ字状の溝を十字状に互いに交差させてな
る参照マークがそれぞれ形成され、該参照マークは、光
ファイバを支持するＶ字状の溝の中心線との間の前記基
板の面方向に沿う距離が、前記導波路の中心線と前記接
触部の中心との間の光部品下面方向への距離と等しい位
置に設けられたことを特徴とする特許請求の範囲第１項
記載の光部品実装体。
（３）光部品の接触部と接触する範囲を除く範囲の前記
基板の上面に、この面より窪んだ部分を設けたことを特
徴とする特許請求の範囲第１項記載の光部品実装体。