JPH0743564A

JPH0743564A - 光ファイバ付き光信号伝送装置及びそのガイド基板の作製方法

Info

Publication number: JPH0743564A
Application number: JP15859293A
Authority: JP
Inventors: Hitoshi Hattori; 仁服部
Original assignee: Ricoh Co Ltd
Current assignee: Ricoh Co Ltd
Priority date: 1993-06-29
Filing date: 1993-06-29
Publication date: 1995-02-14

Abstract

(57)【要約】【目的】大容量のデータを高速に伝送できると共に、
装置の小型化、製造上の簡素化を図ることができる光フ
ァイバ付き光信号伝送装置及びそのガイド基板作製方法
を提供する。【構成】発光又は受光する端面型半導体光素子５と、
基準面に対して平行に配置された光ファイバ３とを直接
接合してなる光ファイバ付き光信号伝送装置において、
複数の光ファイバ３の配列ピッチを規定しかつ各光ファ
イバ３を固定する光ファイバ整列用のガイド基板１を設
け、このガイド基板１上に光ファイバ３及び端面型半導
体光素子５を配設し、光ファイバ３を通して端面型半導
体光素子５から出力される又は端面型半導体光素子５へ
入力する光信号を伝送させるようにした。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、光ファイバ付き光信号
伝送装置及びそのガイド基板の作製方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】光ファイバ付き光信号伝送装置において
は、その用途（長距離伝送、中距離伝送）によって構成
する要素（受発光素子、光ファイバ等）が異なる。一例
として、情報伝達の高速化・大容量化を考えると、光信
号を高速にパラレルに伝送する方法が予測され、その中
でも、長距離伝送領域においては半導体レーザアレイと
単一モード光ファイバ、中距離伝送領域においては発光
ダイオードアレイとマルチモード光ファイバの組合わせ
が考えられる。具体的には、その第一の従来例として、
特開平４−３６１２１０号公報に「発光素子アレイ又は
受光素子アレイと光ファイバアレイの接続装置及びその
実装方法」として開示されているものがある。これは、
傾斜したスライド面を有し、光ファイバアレイを長さ方
法に調整可能に保持した治具と、この治具のスライド面
と相互にスライド可能な傾斜した係合面を有し、受発光
素子アレイを保持した治具を有する接続装置によって、
半導体レーザ等の発光素子アレイと単一モード光ファイ
バアレイとの高精度な位置合わせを行っている。また、
第二の従来例として、信学技報ｖｏｌ．９１、Ｎｏ１９
７「単一モード光ファイバアレイと光素子アレイの高精
度光結合技術」として開示されているものがある。これ
も前述した第一の従来例と同様に、単一モード光ファイ
バアレイと光素子アレイとの接続構造に関するものであ
り、低熱膨張剤を用いた２組の対称構造のチャックと半
田による部品固定方式とをもとにして、ステレオ顕微鏡
及びマイクロポジショナシステムによる高精度な位置合
わせを行っている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】上述したような実用化
レベルの光伝送用半導体レーザは端面発光型の構造であ
り、ここから出射される光信号を効率良く数ミクロンの
コア径をもつ単一モード光ファイバへ入射させるには、
高精度な位置合わせ結合方法を考える必要がある。ま
た、高精度な位置合わせ結合方法を実現させると共に、
光信号伝送モジュール自体の大きさについても、現在の
銅配線ケーブルを用いる構造により簡素化及び小型化、
軽量化が要求される。データバス等に用いられる１Ｂｙ
ｔｅ（＝８ｂｉｔ）を基本単位にするパラレルデータ伝
送においては、大容量化かつ装置モジュールの小型化を
同時に達成するためには、放熱のためのヒートシンク上
に実装された半導体光素子アレイと光ファイバをある配
列ピッチで指定している光ファイバ整列用のガイド基板
の他に、固定用の金属性ステムやマウント、ブロック等
が必要になり、装置の小型化におのずから限界が生じ、
また、部品材料の面からも低コスト化を図ることができ
ない。

【０００４】また、製造の面でも部品点数が多種多様で
あることから、ｘ，ｙ，ｚの各直交軸及び回転軸の調整
が大変であり、モジュール各部における組付実装の困難
さが予測される。一方、半導体発光素子から発光される
光を効率良くファイバに入射させるために、球レンズや
マイクロレンズを採用しているものがあるが、半導体発
光素子との取付け位置精度が厳しいことを考えると、製
造上の簡素化はますます難しくなる。また、レンズでは
なく光ファイバの先端を先球加工してカップリングさせ
る例があるが、特にパラレル伝送の場合はファイバアレ
イを用いるため、先球ファイバの球径を揃えるだけでは
なく、ファイバ先端を光素子からある距離を保ってアレ
イ化させることも製造上難しい。

【０００５】

【課題を解決するための手段】請求項１記載の発明で
は、発光又は受光する端面型半導体光素子と、基準面に
対して平行に配置された光ファイバとを直接接合してな
る光ファイバ付き光信号伝送装置において、前記複数の
光ファイバの配列ピッチを規定しかつ前記各光ファイバ
を固定する光ファイバ整列用のガイド基板を設け、この
ガイド基板上に前記光ファイバ及び前記端面型半導体光
素子を配設し、前記光ファイバを通して前記端面型半導
体光素子から出力される又は前記端面型半導体光素子へ
入力する光信号を伝送させるようにした。

【０００６】請求項２記載の発明では、請求項１記載の
発明において、複数の光ファイバの配列ピッチを規定す
る光ファイバ整列用のガイド基板上に、端面型半導体光
素子の入出力電気信号を伝送させるための導電層を形成
した。

【０００７】請求項３記載の発明では、発光又は受光す
る端面型半導体光素子を光ファイバ整列用のガイド基板
の基準面に対して平行に配置された光ファイバに直接接
合されてなる光ファイバ付き光信号伝送装置における前
記ガイド基板の作製方法において、前記ガイド基板とし
てシリコン基板を用い、溝作製工程ではそのシリコン基
板上に異方性エッチングを用いて前記光ファイバを固定
する溝を形成し、レジスト層形成工程では前記溝の底面
部分にレジスト層を被覆し、配線形成工程ではそのレジ
スト層も含めた前記ガイド基板の全面又は前記レジスト
層以外のガイド基板の面上に導電層を形成し、その後、
前記レジスト層を除去することによって前記ガイド基板
に配線パターンを形成した。

【０００８】請求項４記載の発明では、請求項３記載の
発明において、シリコンを用いたガイド基板上に異方性
エッチングにより光ファイバを固定するために設けられ
た溝の表面に絶縁膜を形成した。

【０００９】請求項５記載の発明では、発光又は受光す
る端面型半導体光素子と、基準面に対して平行に配置さ
れた光ファイバとを直接接合してなる光ファイバ付き光
信号伝送装置において、前記端面型半導体光素子が所定
のピッチで配列され実装固定されたガイド基板と、この
ガイド基板と同一配列ピッチで複数の光ファイバが配設
されたガイド基板とを各々別個に作製し、その後、前記
ガイド基板に設置された前記端面型半導体光素子の光入
出力方向に前記ガイド基板に設置された前記光ファイバ
の入出射端面が当たるようにそれら両方のガイド基板を
突き合わせた状態で接合して作製した。

【００１０】請求項６記載の発明では、請求項５記載の
発明において、端面型半導体光素子が実装固定されるガ
イド基板の溝の深さをこのガイド基板と同一配列ピッチ
で複数の光ファイバが配設されるガイド基板の溝の深さ
よりも浅く形成し、これら両方のガイド基板と突き合せ
て接合した際に生じる基板間の段差を利用して前記端面
型半導体光素子に対する前記光ファイバの先端の位置を
揃えて前記光ファイバを配設した。

【００１１】請求項７記載の発明では、請求項５記載の
発明において、端面型半導体素子が設置されたガイド基
板の溝の配列ピッチに対して、光ファイバが配設された
ガイド基板の配列ピッチをずらした状態で突き合わせて
接合した。

【００１２】請求項８記載の発明では、請求項１又は５
記載の発明において、ガイド基板とこのガイド基板に設
置される端面型半導体素子及び光ファイバとの間に形成
される空間部に、前記端面型半導体素子が駆動した場合
に発せられる熱を放熱させる放熱手段を設けた。

【００１３】

【作用】請求項１記載の発明においては、ガイド基板上
の凹部に一定のピッチで光ファイバを配列するのみなら
ず、そのガイド基板上の凸部に端面型半導体光素子も配
設することにより、従来必要であった部品を削減して小
型化を図ることが可能となる。

【００１４】請求項２記載の発明においては、ガイド基
板上の凸部に導電層を形成することにより、半導体光素
子側の記録パターンと直接接合させ、モジュール実装の
高密度化が可能となる。

【００１５】請求項３記載の発明においては、導電層を
形成すべきシリコン基板の凹凸を利用し、また、フォト
マスク等を用いず所望の配線パターンを形成させる簡略
なプロセスを用いているため、製造上の簡易化を図るこ
とが可能となる。

【００１６】請求項４記載の発明においては、ガイド基
板に溝を形成した後に基板表面に絶縁膜を形成したこと
により、電気的な絶縁性を十分に図ることが可能とな
る。

【００１７】請求項５記載の発明においては、端面型半
導体光素子と光ファイバのそれぞれを各々のガイド基板
に別個に設置してから突合せ結合することにより、ガイ
ド基板上に実装された端面型半導体光素子の実装後の光
パワー等の評価及び検査が可能となる。

【００１８】請求項６記載の発明においては、一方のガ
イド基板の溝の深さを他方のガイド基板の溝の深さより
も浅くすることにより、互いに突き合わせた時に生じる
基板の壁を利用して光ファイバ先端を揃えて固定するこ
とができ、これにより端面型半導体光素子と各伝送チャ
ンネルの光ファイバとの間でバラツキの小さい光結合を
得ることが可能となる。

【００１９】請求項７記載の発明においては、同じ配列
ピッチ構造の２つのガイド基板の一方のガイド基板の配
列ピッチを半周期分ほどずらして突合せ接合することに
より、ガイド基板上に実装された端面型半導体光の実装
後の光パワー等の評価や検査が可能となる。

【００２０】請求項８記載の発明においては、端面型半
導体光素子及び光ファイバとガイド基板との間に形成さ
れる空間に放熱手段を設けたことにより、半導体光素子
が駆動される場合に発せられる熱を放熱させ放熱効果を
高めることが可能となる。

【００２１】

【実施例】請求項１記載の発明の一実施例を図１〜図４
に基づいて説明する。まず、光ファイバ付き光信号伝送
装置の全体構成を図１及び図２に基づいて述べる。図１
に示すように、光ファイバ整列用のガイド基板１上には
Ｖ字形の凹状の溝２が形成されており、この凹部２には
光ファイバ３（テープファイバ）が２５０μｍピッチで
配列されている（ここでは、２本の場合を示す）。一
方、図２に示すように、サブ基板４の上部には端面型半
導体光素子としての端面型発光ダイオードアレイ５（Ｌ
ＥＤＡ）が設けられており、このアレイ面上には高さ２
〜３μｍの発光部６が前記同様に２５０μｍピッチで配
列されている。この端面型発光ダイオードアレイ５のチ
ップ配線部７とサブ基板４の配線部８とは、ワイヤー９
によりボンディングされ電気的に接続されている。そし
て、このようにしてサブ基板４上に構成された端面型発
光ダイオードアレイ５は、図１に示すように、そのワイ
ヤー９が接触しないようにフェイスダウンしてひっくり
かえした状態にし、この状態でその発光部６を溝２の隙
間に配置させ光ファイバ３と所定の間隔をおいて突き合
わせて固定する。このようにして光ファイバ付き光信号
伝送装置を構成することができる。

【００２２】この場合、端面型発光ダイオードアレイ５
は、ｐ型ＧａＡｓ基板上に２５０μｍのピッチで形成さ
れている。その素子数は、光信号伝送装置を何に使うか
によって決まってくるが、例えば単純に１チャンネルの
信号伝送の場合には、最低２個の素子を配置しておけば
補償用のチャンネル分を１個用意したことになるため、
信頼性の高い伝送を行うことができる。ＳＣＳＩなどの
コンピュータ用インターフェイスにおける１バイト単位
のパラレルデータ伝送の場合は、伝送用に９チャンネル
（データ用８本、パリティビット用１本）＋１チャンネ
ルという構成になる。このような端面型発光ダイオード
アレイ５としては、このような発光ダイオード（ＬＥ
Ｄ）の他に、発光素子としてのレーザダイオード（Ｌ
Ｄ）、受光素子としてのフォトダイオード（ＰＤ）など
が考えられるが、ここでは消費電力や熱対策の点で優位
である発光ダイオード型アレイで実施したものについて
述べている。また、光ファイバ３としては、ここではＧ
Ｉ（グレードインデックス）型のマルチモードファイバ
を用いており、コア径５０μｍ、クラッド径は１２５μ
ｍで、２５０μｍピッチのシート状のファイバになって
いる。なお、端面型半導体光素子でも、半導体レーザを
用いる場合は、シングモードのファイバを使用するが、
コア径が１０μｍ以下であるため出力光との結合が難し
く、レンズを必要とする。

【００２３】また、ガイド基板１の溝２の形成の際に、
その溝２の深さを設置する光ファイバ３のコア中心が発
光部６の発光中心にくるようにすれば、その端面型発光
ダイオードアレイ５から発せられる光信号を効率良く光
ファイバ３に入射させることができる。実際には、発光
部６の高さが２〜３μｍである端面型発光ダイオードア
レイ５に対しては、図３に示すような寸法形状の溝２で
あれば十分である。なお、このような形状の溝２は、Ｋ
ＯＨ溶液による単結晶シリコンの異方性エッチングで作
製されるシリコン製のもの、切削加工によるガラス製の
もの、プラスチック成形によるものなどにより作製する
ことができる。

【００２４】ここで、端面型発光ダイオードアレイ５の
積層構造を図４に基づいて説明する。ｐ型ＧａＡｓ基板
１０上には、ＭＯＶＰＥ法によりｐ型ＧａＡｓバッファ
層１１、バンドギャップの大きいｐ型Ａｌ₀.₄Ｇａ₀.₆Ａ
ｓクラッド層１２、発光層であるＡｌ₀.₂Ｇａ₀.₈Ａｓ活
性層１３、ｎ型Ａｌ₀.₄Ｇａ₀.₆Ａｓクラッド層１４、ｎ
型ＧａＡｓキャップ層１５、ｎ＋型ＧａＡｓコンタクト
層１６の各層が順次積層されている。このような積層構
造はダブルヘテロ構造と呼んでおり、この積層構造の表
面のコンタクト層１６から基板面まで、アレー方向に対
して直角に基板に達する分離溝がドライエッチング（塩
素ガスを使用）法によってエッチングされ形成されてお
り、この分離溝により各発光部６同士が電気的に分離さ
れた状態となっている。また、発光部６のコンタクト層
１６上にはＡｕ−Ｇｅ／Ｎｉ／Ａｕからなるｎ側電極１
７が形成され、また、基板１０の裏面にはＡｕ−Ｚｎ／
Ａｕからなるｐ側電極１８が形成されている。このよう
な構造とされた端面型発光ダイオードアレイ５は、膜特
性の均一性に優れたＭＯＶＰＥ法により作製されている
ため、１チップ内においては、光出力のバラツキが±５
％以下になっている。なお、このような半導体素子に用
いられる材料としては、III−VI 族化合物半導体である
ＧａＡｓ、ＡｌＧａＡｓ、ＡｌＧａＩｎＰ、ＩｎＰ、Ｉ
ｎＧａＡｓＰ、ＩｎＧａＰ、ＩｎＡｌＰ、ＧａＡｓＰ、
ＧａＮ、ＩｎＡｓ、ＩｎＡｓＰ、ＩｎＡｓＳｂ等、或い
は、II−VI族化合物半導体であるＺｅＳｅ、ＺｅＳ、Ｚ
ｅＳＳｅ、ＣｄＳｅ、ＣｄＳＳｅ、ＣｄＴｅ、ＨｇＣｄ
Ｔｅ等、さらには、IV−VI族化合物半導体であるＰｂＳ
ｅ、ＰｂＴｅ、ＰｂＳｎＳｅ、ＰｂＳｎＴｅ等であり、
それぞれの材料の長所を生かして積層構造に適用するこ
とができる。また、活性層１３としては、ＡｌＧａＡｓ
系の材料を用いた場合、ＧａＡｓ又はＡｌ組成が０より
大きく０．４５より小さい値をもつＡｌＧａＡｓが用い
られ、この場合にはクラッド層１２，１４は活性層１３
よりも禁制帯幅の広いＡｌＧａＡｓを用いればよい。

【００２５】上述したように、ガイド基板１上の凹部た
る溝２に一定のピッチで光ファイバ３を配列するのみな
らず、そのガイド基板１上の凸部たる基板面上に端面型
発光ダイオードアレイ５も配設することによって、従来
必要であった部品を削減して小型化を図ることができ、
また、これにより実装及び製造上の簡易化を実現するこ
とができる。

【００２６】次に、請求項２記載の発明の一実施例を図
５〜図８に基づいて説明する。なお、前述した請求項１
記載の発明と同一部分についての説明は省略し、その同
一部分については同一符号を用いる。

【００２７】ここでは、光ファイバ３の配置された光フ
ァイバ整列用のガイド基板１の溝２間の凸部１９に、端
面型発光ダイオードアレイ５の入出力電気信号を伝送さ
せるための導電層２０を形成することにより、端面型発
光ダイオードアレイ５側の配線パターンとバンプ等の表
面実装技術による直接接合を行うようにしたものであ
る。図６は、端面型発光ダイオードアレイ５の表面形状
を示すものであり、発光部６は配線部７を介してパッド
部２１と接続されており、このパッド部２１はガイド基
板１側の導電層２０とバンプ２２を介して電気的に接続
されている。図７（ａ）（ｂ）はバンプ２２を用いてガ
イド基板１側の導電層２０と端面型発光ダイオードアレ
イ５側のパッド部２１とを接続した断面構造を示すもの
であり、（ａ）は図８のＡ側（光ファイバ３側）から見
たものであり、（ｂ）は図８のＢ側（発光部６側）から
見たものである。このようにガイド基板１の導電層２０
に端面型発光ダイオードアレイ５側の配線パターン領域
たるパッド部２１をフェィスダウンによる半田パンプ実
装させることによって、端面型発光ダイオードアレイ５
の発光点をファイバ光軸に合わせることができる。

【００２８】従って、前述したようなワイヤーボンディ
ング実装をとる代わりにバンプ実装としたことによっ
て、外部駆動回路からガイド基板１の凸部１９に形成さ
れた導電層２０を通して、端面型発光ダイオードアレイ
５上に形成されている配線部７から発光部６へと発光制
御信号を伝えることができ、また、バンプ実装によるセ
ルフアライメント作用（自己整合作用）により接合すべ
き配線と導電層２０との位置合わせ、さらには、発光点
と光ファイバ３の入射面との位置合わせが容易にかつ精
度良くできるようになる。このようなことから、従来、
調整が大変であった回転軸及びｘ，ｙ，ｚの各直交軸の
調整や、金属ステム等の固定用部材が不要となるため、
実装製造上の簡易化や装置の小型化を図ることができ
る。また、ここでは、実装後の十分な熱的信頼性を確保
するために、できるだけＧａＡｓ製の端面型発光ダイオ
ードアレイ５との熱膨張差が小さいものをガイド基板１
に採用する必要があり、そのため基板材質としてはシリ
コン（シリコン：６×１０~⁶／°Ｃ、ＧａＡｓ：２．６
×１０~⁶／°Ｃ）を用いる。

【００２９】次に、請求項３記載の発明の一実施例を図
９に基づいて説明する。なお、前述した請求項１，２記
載の発明と同一部分についての説明は省略し、その同一
部分については同一符号を用いる。

【００３０】ここでは、光ファイバ付き光信号伝送装置
におけるガイド基板１に前述した請求項２の実施例で述
べたようなシリコン基板を用いた場合におけるそのガイ
ド基板１の作製方法に関するものである。以下、そのガ
イド基板１の具体的な作製方法を図９（ａ）〜（ｄ）に
基づいて述べる。

【００３１】（ａ）シリコンからなるガイド基板１の溝
作製工程単結晶シリコンの異方性エッチングを行って、光ファイ
バ３を装置するための溝２を形成する。（ｂ）レジスト層形成工程高速回転のスピナー法によりレジスト塗布を行う際に、
ガイド基板１の凹凸を利用して、凹状の溝２にレジスト
層２３を形成する。（ｃ）配線形成工程ここでは、（ａ）（ｂ）に続く工程として、以下に述べ
る、の２つの工程について述べておく。蒸着等によりＡｕやＡｌ等の全面メタライズを行った
後に、レジスト層２３を剥離して導電層２０である配線
パターンを形成する（リフトオフ法）。電着メッキ法によってレジスト層２３以外に選択的に
導電層２０を付着形成された後、最後にレジスト層２３
を剥離する。このようにいずれの場合も、導電層２０を形成する際
に、（ｂ）で形成したレジスト層２３を含めるか含めな
いかであり、のように含める場合はリフトオフ法で凹
部のレジスト層２３と共に導電層２０を剥離し、また、
のように含めない場合は導電層２０を選択的に付着さ
せるような手段をとる。これにより最終的に、（ｄ）に
示すように、溝２間の凸部１９に導電層２０を形成する
ことができる。

【００３２】上述したように、導電層２０を形成すべき
シリコンからなるガイド基板１の凹凸を利用し、また、
フォトマスク等を用いず所望の配線パターンを形成させ
る簡略なプロセスを用いることによって、製造上の簡易
化を図ることができると共に、装置の低コスト化を図る
ことができる。

【００３３】次に、請求項４記載の発明の一実施例を図
１０に基づいて説明する。なお、前述した請求項１〜３
記載の発明と同一部分についての説明は省略し、その同
一部分については同一符号を用いる。

【００３４】ここでは、シリコンを用いたガイド基板１
上に異方性エッチングにより光ファイバ３を固定するた
めに設けられた溝２の表面に絶縁膜２４を形成したもの
である（絶縁膜形成工程）。（ｂ）はその絶縁膜形成工
程を示すものであり、この工程は（ａ）の溝形成工程の
後に挿入する。その絶縁膜２４の形成後は、（ｃ）のレ
ジスト層形成工程、（ｄ）の配線形成工程を順次行って
いく。なお、ここでの（ａ）、（ｃ）、（ｄ）の各工程
は、図９の（ａ）、（ｂ）、（ｃ）の各工程に対応す
る。

【００３５】このような絶縁膜形成工程は、通常の熱炉
による熱酸化膜ＳｉＯ₂ や窒化膜ＳｉＯＮ、Ｓｉ₃Ｎ₄等
を基板表面に成膜するなどして簡単に行うことができ
る。このように絶縁膜２４を形成し、電気的な絶縁性を
十分に行うことにより、基板さらには装置の信頼性を確
保でき、信頼性の高いデータ伝送を行うことができる。
これにより、伝送モジュールとして大パワーを必要とす
る場合に有効である。

【００３６】次に、請求項５記載の発明の一実施例を図
１１及び図１２に基づいて説明する。なお、前述した請
求項１〜４記載の発明と同一部分についての説明は省略
し、その同一部分については同一符号を用いる。

【００３７】ここでは、光ファイバ付き光信号伝送装置
において、図１１に示すように、端面型発光ダイオード
アレイ５が所定のピッチで配列され実装固定されたガイ
ド基板１ａと、このガイド基板１ａと同一配列ピッチで
複数の光ファイバ３が配設されたガイド基板１ｂとを各
々別個に作製し、その後、図１２に示すように、ガイド
基板１ａに設置された端面型発光ダイオードアレイ５の
光入出力方向にガイド基板１ｂに設置された光ファイバ
３の入出射端面が当たるようにそれら両方のガイド基板
１ａ，１ｂを突き合わせた状態で接合して作製したもの
である。

【００３８】このように各々別個に作製した後で接合す
ることによって、端面型発光ダイオードアレイ５をシリ
コンからなるガイド基板１ａに実装した後でも、十分に
その発光出力等の再評価や再検査を行うことができる。
すなわち、検査時には、実装された端面型発光ダイオー
ドアレイ５の前面に光検出装置を設置して検査したり、
検査用のガイド基板１ｂを対向させてその出力を検出し
て検査することができる。そして、再検査後には、対向
設置されるべき光ファイバ３が固定されているシリコン
のガイド基板１ｂと突合わせて接着させる。なお、この
ような位置合わせの場合、使用するチャンネル以外のガ
イド基板１ａ，１ｂの溝２を利用して、ガイドピンで導
くように結合させることもできる。また、再検査時に
は、端面型発光ダイオードアレイ５の実装位置にズレが
生じていることが判明した場合、そのズレを補正するよ
うにガイド基板１ｂと接合する。

【００３９】上述したように、端面型発光ダイオードア
レイ５のガイド基板１ａと光ファイバ３のガイド基板１
ｂとを各々別個に作製した後で、それら両方の基板を突
合せ結合することにより、ガイド基板１ａ上に実装され
た端面型発光ダイオードアレイ５の実装後の光パワー等
の評価及び検査を行うことができ、これにより実装製造
上の簡易化と高信頼性化との両方を実現することができ
る。

【００４０】次に、請求項６記載の発明の一実施例を図
１３〜図１５に基づいて説明する。なお、前述した請求
項１〜５記載の発明と同一部分についての説明は省略
し、その同一部分については同一符号を用いる。

【００４１】ここでは、請求項５記載の光ファイバ付き
光信号伝送装置において、図１３に示すように、端面型
発光ダイオードアレイ５が実装固定されるガイド基板１
ａの溝２の深さｄ₁ をこのガイド基板１ａと同一配列ピ
ッチで複数の光ファイバ３が配設されるガイド基板１ｂ
の溝２の深さｄ₂ （＞ｄ₁ ）よりも浅く形成し、その
後、図１４に示すように、これら両方のガイド基板１
ａ，１ｂと突き合せて接合した際に生じる基板１ａ，１
ｂ間の段差Δを利用して端面型発光ダイオードアレイ５
に対する光ファイバ３の先端の位置を揃えて光ファイバ
３を配置するようにしたものである。

【００４２】この場合、溝２は単結晶シリコンの異方性
エッチングにより行うことができ、その溝２の深さ
ｄ₁，ｄ₂はエッチング時間により制御でき、ガイド基板
１ａのエッチング時間をガイド基板１ｂのエッチング時
間よりも短くすることにより所望とする深さにすること
ができる。そして、作製面においては、予め端面型発光
ダイオードアレイ５を実装したガイド基板１ａとガイド
基板１ｂとを位置合わせ接合させておいてから、ガイド
基板１ａ側の壁に突き合わせるようにして光ファイバ３
を付設する。従って、このように作製することにより、
ガイド基板１ａ，１ｂを突合せ結合させた時に、端面型
発光ダイオードアレイ５の発光部６とこれに対向して配
置される光ファイバ３との距離を一定にすることがで
き、これにより、各発光部６から出力される光信号を各
チャンネルで等しくファイバと結合入力させることがで
きる。

【００４３】上述したように、一方のガイド基板１ａの
溝２の深さを他方のガイド基板１ｂの溝２の深さよりも
浅くすることによって、互いに突き合わせた時に生じる
基板間の段差Δを利用して光ファイバ３の先端を揃えて
固定することができ、これにより、端面型発光ダイオー
ドアレイ５と各伝送チャンネルの光ファイバ３との間で
バラツキの小さい光結合を得ることができ、信頼性の高
い光データ信号伝送を伝送することができる。

【００４４】次に、請求項７記載の発明の一実施例を図
１６に基づいて説明する。なお、前述した請求項１〜６
記載の発明と同一部分についての説明は省略し、その同
一部分については同一符号を用いる。

【００４５】ここでは、請求項５記載の光ファイバ付き
光信号伝送装置において、端面型発光ダイオードアレイ
５が設置されたガイド基板１ａの溝２の配列ピッチに対
して、光ファイバ３が配設されたガイド基板１ｂの配列
ピッチをずらした状態で突き合わせて接合したものであ
る。すなわち、一方のガイド基板１ａに対して他方のガ
イド基板１ｂの配列ピッチを半周期分ずらした状態で接
合することにより、例えば、ガイド基板１ａ側の端面型
発光ダイオードアレイ５の後方から位置合わせ検出用の
レーザ光２５をガイド基板１ｂの接合面に照射すると、
その反射光をモニターすることができる。これにより、
そのモニタ光出力の大小を比較対照させ、そのデータを
ガイド基板１ａ，１ｂの位置合わせ調整装置（図示せ
ず）にフィードバックさせて位置合わせを行うことがで
きる。端面型発光ダイオードアレイ５とガイド基板１
ａ，１ｂとの位置合わせがうまく行っていれば、ちょう
どピッチが半周期分ずれた時にレーザ光の戻り光が最大
となるため位置合わせ調整を行うことができる。このよ
うに端面型発光ダイオードアレイ５の各出射光を用いず
に外部からのある一定の安定した光パワーを用いてガイ
ド基板１ａ，１ｂの位置合わせ調整を行っているため、
安定性のある信頼性の高い位置合わせを行うことができ
る。

【００４６】次に、請求項８記載の発明の一実施例を図
１７及び図１８に基づいて説明する。なお、前述した請
求項１〜７記載の発明と同一部分についての説明は省略
し、その同一部分については同一符号を用いる。

【００４７】ここでは、請求項１記載（又は５記載）の
光ファイバ付き光信号伝送装置において、端面型発光ダ
イオードアレイ５及び光ファイバ３とガイド基板１との
間に形成される空間部に、端面型発光ダイオードアレイ
５が駆動した場合に発せられる熱を放熱させる放熱手段
としての絶縁性の接着剤２６を用いたものである。具体
的には、図１７に示すように、端面型発光ダイオードア
レイ５及び光ファイバ３とガイド基板１とを接着固定す
る際に、端面型発光ダイオードアレイ５及び光ファイバ
３とガイド基板１との間の溝２の空間部に熱伝導性の高
い接着剤２６を設けている。また、図１８に示すよう
に、ガイド基板１とこの溝２に配置された光ファイバ３
との間の固定を、シリコンなるからフタ２７を用いて光
ファイバ３の上方から押える形で行う際に、熱伝導性の
高い接着剤２６を配置させることにより、溝２と光ファ
イバ３との間に形成された空間部に熱対流を生じさせ放
熱を行うことができる。従って、このように光ファイバ
３とガイド基板１との間に形成される空間部に放熱手段
を施すことにより、高速な光信号を信頼性良く伝送させ
ることができる。

【００４８】

【発明の効果】請求項１記載の発明は、発光又は受光す
る端面型半導体光素子と、基準面に対して平行に配置さ
れた光ファイバとを直接接合してなる光ファイバ付き光
信号伝送装置において、前記複数の光ファイバの配列ピ
ッチを規定しかつ前記各光ファイバを固定する光ファイ
バ整列用のガイド基板を設け、このガイド基板上に前記
光ファイバ及び前記端面型半導体光素子を配設し、前記
光ファイバを通して前記端面型半導体光素子から出力さ
れる又は前記端面型半導体光素子へ入力する光信号を伝
送させるようにしたので、ガイド基板上の凹部に一定の
ピッチで光ファイバを配列するのみならず、そのガイド
基板上の凸部に端面型半導体光素子も配設することによ
り、従来必要であった部品を削減して小型化を図ること
ができると共に、実装及び製造上の簡易化を実現させる
ことができるものである。

【００４９】請求項２記載の発明は、請求項１記載の発
明において、複数の光ファイバの配列ピッチを規定する
光ファイバ整列用のガイド基板上に、端面型半導体光素
子の入出力電気信号を伝送させるための導電層を形成し
たので、半導体光素子側の記録パターンと直接接合さ
せ、モジュール実装の高密度化を行うことができ、これ
によりパラレルデータ伝送に代表される伝送データの大
容量化と装置の小型化とを両立させることができるもの
である。

【００５０】請求項３記載の発明は、発光又は受光する
端面型半導体光素子を光ファイバ整列用のガイド基板の
基準面に対して平行に配置された光ファイバに直接接合
されてなる光ファイバ付き光信号伝送装置における前記
ガイド基板の作製方法において、前記ガイド基板として
シリコン基板を用い、溝作製工程ではそのシリコン基板
上に異方性エッチングを用いて前記光ファイバを固定す
る溝を形成し、レジスト層形成工程では前記溝の底面部
分にレジスト層を被覆し、配線形成工程ではそのレジス
ト層も含めた前記ガイド基板の全面又は前記レジスト層
以外のガイド基板の面上に導電層を形成し、その後、前
記レジスト層を除去することによって前記ガイド基板に
配線パターンを形成したので、導電層を形成すべきシリ
コン基板の凹凸を利用し、また、フォトマスク等を用い
ず所望の配線パターンを形成させる簡略なプロセスを用
いることにより、製造上の簡素化を図り、生産コストを
削減することができるものである。

【００５１】請求項４記載の発明は、請求項３記載の発
明において、シリコンを用いたガイド基板上に異方性エ
ッチングにより光ファイバを固定するために設けられた
溝の表面に絶縁膜を形成したので、電気的な絶縁性を十
分に図ることができ、信頼性の高いデータ伝送を行うこ
とができるものである。

【００５２】請求項５記載の発明は、発光又は受光する
端面型半導体光素子と、基準面に対して平行に配置され
た光ファイバとを直接接合してなる光ファイバ付き光信
号伝送装置において、前記端面型半導体光素子が所定の
ピッチで配列され実装固定されたガイド基板と、このガ
イド基板と同一配列ピッチで複数の光ファイバが配設さ
れたガイド基板とを各々別個に作製し、その後、前記ガ
イド基板に設置された前記端面型半導体光素子の光入出
力方向に前記ガイド基板に設置された前記光ファイバの
入出射端面が当たるようにそれら両方のガイド基板を突
き合わせた状態で接合して作製したので、ガイド基板上
に実装された端面型半導体光素子の実装後の光パワー等
の評価及び検査を行うことができ、実装製造上の簡素化
を図ることができると同時に、信頼性の高い装置を提供
することができるものである。

【００５３】請求項６記載の発明は、請求項５記載の発
明において、端面型半導体光素子が実装固定されるガイ
ド基板の溝の深さをこのガイド基板と同一配列ピッチで
複数の光ファイバが配設されるガイド基板の溝の深さよ
りも浅く形成し、これら両方のガイド基板と突き合せて
接合した際に生じる基板間の段差を利用して前記端面型
半導体光素子に対する前記光ファイバの先端の位置を揃
えて前記光ファイバを配設したので、２つのガイド基板
を互いに突き合わせた時に生じる基板間の段差を利用し
て光ファイバ先端を揃えて固定することができ、これに
より端面型半導体光素子と各伝送チャンネルの光ファイ
バとの間でバラツキの小さい光結合を得ることができ、
信頼性の高い光データ信号の伝送を行うことができるも
のである。請求項７記載の発明は、請求項５記載の発
明において、端面型半導体素子が設置されたガイド基板
の溝の配列ピッチに対して、光ファイバが配設されたガ
イド基板の配列ピッチをずらした状態で突き合わせて接
合したので、ガイド基板上に実装された端面型半導体光
の実装後の光パワー等の評価や検査を行うことができ、
実装製造上の簡素化を図り、信頼性の高い装置を提供す
ることができるものである。

【００５４】請求項８記載の発明は、請求項１又は５記
載の発明において、ガイド基板とこのガイド基板に設置
される端面型半導体素子及び光ファイバとの間に形成さ
れる空間部に、前記端面型半導体素子が駆動した場合に
発せられる熱を放熱させる放熱手段を設けたので、半導
体光素子が駆動される場合に発せられる熱を放熱させ放
熱効果を高めることができ、これにより信頼性の高い高
速な光信号のデータ伝送を行うことができるものであ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】請求項１記載の発明の一実施例である光ファイ
バ付き光信号伝送装置の構成を示す斜視図である。

【図２】端面型半導体素子の構造を示す斜視図である。

【図３】ガイド板の溝に勘合された光ファイバの断面構
造を示す断面図である。

【図４】発光部の構造を示す断面図である。

【図５】請求項２記載の発明の一実施例である光ファイ
バ付き光信号伝送装置の構成を示す斜視図である。

【図６】発光部側の基板の表面状態を示す平面図であ
る。

【図７】（ａ）は光ファイバ側からみた断面図、（ｂ）
は発光部側からみた断面図である。

【図８】光ファイバの長手方向に沿って切断した場合の
断面図である。

【図９】請求項３記載の発明の一実施例であるガイド基
板の作製方法を示す工程図である。

【図１０】請求項４記載の発明の一実施例である絶縁膜
を形成する場合の工程図である。

【図１１】請求項５記載の発明の一実施例である光ファ
イバ付き光信号伝送装置の分解斜視図である。

【図１２】２つのガイド基板を接合した場合の光ファイ
バ付き光信号伝送装置の構造を示す斜視図である。

【図１３】請求項６記載の発明の一実施例である光ファ
イバ付き光信号伝送装置の分解斜視図である。

【図１４】２つのガイド基板を接合した場合の光ファイ
バ付き光信号伝送装置の構造を示す斜視図である。

【図１５】光ファイバ側から見た断面図である。

【図１６】請求項７記載の発明の一実施例である光ファ
イバ付き光信号伝送装置の斜視図である。

【図１７】請求項８記載の発明の一実施例である放熱手
段の一例を示す断面図である。

【図１８】放熱手段の他の構成例を示す断面図である。

【符号の説明】

１，１ａ，１ｂガイド基板２溝３光ファイバ５端型半導体光素子２０導電層２４絶縁層２６放熱手段

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】発光又は受光する端面型半導体光素子
と、基準面に対して平行に配置された光ファイバとを直
接接合してなる光ファイバ付き光信号伝送装置におい
て、前記複数の光ファイバの配列ピッチを規定しかつ前
記各光ファイバを固定する光ファイバ整列用のガイド基
板を設け、このガイド基板上に前記光ファイバ及び前記
端面型半導体光素子を配設し、前記光ファイバを通して
前記端面型半導体光素子から出力される又は前記端面型
半導体光素子へ入力する光信号を伝送させることを特徴
とする光ファイバ付き光信号伝送装置。
【請求項２】複数の光ファイバの配列ピッチを規定す
る光ファイバ整列用のガイド基板上に、端面型半導体光
素子の入出力電気信号を伝送させるための導電層を形成
したことを特徴とする請求項１記載の光ファイバ付き光
信号伝送装置。
【請求項３】発光又は受光する端面型半導体光素子を
光ファイバ整列用のガイド基板の基準面に対して平行に
配置された光ファイバに直接接合されてなる光ファイバ
付き光信号伝送装置における前記ガイド基板の作製方法
において、前記ガイド基板としてシリコン基板を用い、
溝作製工程ではそのシリコン基板上に異方性エッチング
を用いて前記光ファイバを固定する溝を形成し、レジス
ト層形成工程では前記溝の底面部分にレジスト層を被覆
し、配線形成工程ではそのレジスト層も含めた前記ガイ
ド基板の全面又は前記レジスト層以外のガイド基板の面
上に導電層を形成し、その後、前記レジスト層を除去す
ることによって前記ガイド基板に配線パターンを形成し
たことを特徴とするガイド基板の作製方法。
【請求項４】シリコンを用いたガイド基板上に異方性
エッチングにより光ファイバを固定するために設けられ
た溝の表面に絶縁膜を形成したことを特徴とする請求項
３記載のガイド基板の作製方法。
【請求項５】発光又は受光する端面型半導体光素子
と、基準面に対して平行に配置された光ファイバとを直
接接合してなる光ファイバ付き光信号伝送装置におい
て、前記端面型半導体光素子が所定のピッチで配列され
実装固定されたガイド基板と、このガイド基板と同一配
列ピッチで複数の光ファイバが配設されたガイド基板と
を各々別個に作製し、その後、前記ガイド基板に設置さ
れた前記端面型半導体光素子の光入出力方向に前記ガイ
ド基板に設置された前記光ファイバの入出射端面が当た
るようにそれら両方のガイド基板を突き合わせた状態で
接合して作製したことを特徴とする光ファイバ付き光信
号伝送装置。
【請求項６】端面型半導体光素子が実装固定されるガ
イド基板の溝の深さをこのガイド基板と同一配列ピッチ
で複数の光ファイバが配設されるガイド基板の溝の深さ
よりも浅く形成し、これら両方のガイド基板と突き合せ
て接合した際に生じる基板間の段差を利用して前記端面
型半導体光素子に対する前記光ファイバの先端の位置を
揃えて前記光ファイバを配設したことを特徴とする請求
項５記載の光ファイバ付き光信号伝送装置。
【請求項７】端面型半導体素子が設置されたガイド基
板の溝の配列ピッチに対して、光ファイバが配設された
ガイド基板の配列ピッチをずらした状態で突き合わせて
接合したことを特徴とする請求項５記載の光ファイバ付
き光信号伝送装置。
【請求項８】ガイド基板とこのガイド基板に設置され
る端面型半導体素子及び光ファイバとの間に形成される
空間部に、前記端面型半導体素子が駆動した場合に発せ
られる熱を放熱させる放熱手段を設けたことを特徴とす
る請求項１又は５記載の光ファイバ付き光信号伝送装
置。