JPH0933765A

JPH0933765A - 光モジュール

Info

Publication number: JPH0933765A
Application number: JP18382595A
Authority: JP
Inventors: Fumio Yuki; 文夫結城; Takeshi Kato; 猛加藤; Kimio Tateno; 公男立野; Yoichi Yasuda; 洋一安田; Shoichi Takahashi; 正一高橋; Satoru Kikuchi; 悟菊池
Original assignee: Hitachi Ltd; Hitachi Tohbu Semiconductor Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd; Renesas Eastern Japan Semiconductor Inc
Priority date: 1995-07-20
Filing date: 1995-07-20
Publication date: 1997-02-07

Abstract

(57)【要約】（修正有）【課題】光モジュールのコスト低減を可能にし、且つ
光素子の寿命信頼性を向上させ、光素子とコネクタ内の
光ファイバとが精度良く光結合可能な光モジュール、及
び実装作業性の向上が可能な光モジュールを提供する。【解決手段】基板１０６の中央部にファイバ搭載用溝
１１３と２本のガイドピン搭載用溝１１７ａ，ｂをＳｉ
の異方性エッチングで形成し、光素子搭載用マーカ上に
光素子１０２を配置させ半田（１）で固定する。光ファ
イバ１０３は、基板１０６のファイバ搭載用溝１１３に
嵌合されファイバ押さえ用溝１１４を有するファイバホ
ルダ１０７で樹脂固定している。ガイドピンは基板１０
６のガイドピン搭載用溝１１７ａ，ｂに嵌合されガイド
ピン押さえ用溝１１８ａ，ｂとファイバホルダ嵌合用溝
１１９を有するキャップ１０８で樹脂固定している。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、光素子と外部コネクタ
の光結合を行なうのに好適なガイドピン光結合方式の光
モジュールに関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、光通信の適用領域は基幹系から加
入者網やＬＡＮに拡大してきており、光送受信モジュー
ルの小型化、低価格化が重要な課題となっている。ま
た、光素子と外部コネクタを効率良く光結合させる必要
がある。中でも、モジュール実装コストの低減のために
生産性を考慮した光モジュール設計が必要であり、パッ
シブアライメントや無調整実装を考慮した高精度の光素
子と光ファイバの結合構造も重要である。また、光モジ
ュールの信頼性を向上させるため光モジュールの気密性
についても十分検討する必要がある。

【０００３】従来の光素子と光ファイバとの光結合を行
う光モジュールとして、特開平６ー３０８３５６号公報
に記載されているものが知られている。光素子は、ガイ
ドピン嵌合用の溝が形成されている基板（１）に固定さ
れている。光ファイバは、光ファイバ固定用の溝とガイ
ドピン固定用の溝が形成されている基板（２）に配列さ
れ、押さえカバーで固定されている。ガイドピンは、基
板（２）のガイドピン固定用溝に基板（２）の端面から
一部突出した状態で配置され固定されている。基板
（２）に固定された光ファイバは、コネクタ状態となり
光素子が搭載されている基板のガイドピン搭載用溝にガ
イドピンを嵌合することで光素子とコネクタ状の光ファ
イバと光結合される。そのときの光素子は、端面が大気
中に露出している。基板（１）に形成してある光素子の
入出力信号取り出し用電極は、光ファイバ結合面と反対
方向に延びている。基板（１）、（２）の溝は、Ｓｉの
異方性エッチング加工により形成するかまたは、機械加
工により形成されている。光ファイバの先端は、垂直研
磨、先球レンズ加工などが施されている。

【０００４】従来の他の光素子と光ファイバとの光結合
を行う光モジュールは、信学技報OPE94-39(1994-08)に
記載されているものが知られている。

【０００５】モジュールは、１１×７．６×３ｍｍ3の
セラミックパッケージから成る。光ファイバは、ガラス
フェルールに搭載され、ファイバ先端がフェルールから
突き出している。光素子は、Ｓｉ基板のＶ溝に配置され
た光ファイバと光結合されている。気密工程では、パッ
ケージにファイバフェルールを搭載固定後、フタをかぶ
せ、その隙間を樹脂封止している。フェルールの固定
は、パッケージ側壁のブロックのみで行っている。

【０００６】上記光モジュールとファイバコネクタとの
光結合は、コネクタに内蔵したスリーブにモジュールに
搭載したフェルールを挿入して完了する。

【０００７】ファイバコネクタは、モジュールへコネク
タ側のクリップによりプッシュオン接続される。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】上記従来の光モジュー
ルには以下の問題があった。

【０００９】(1)光ファイバの配列方法における生産性
についての配慮が足りなかった。一般に、光モジュール
に使用する光ファイバの長さは、数ｍから数１００ｍに
まで及ぶ。ピグテイル型モジュール（パッケージ内に実
装された光ファイバをパッケージ外にそのまま引き出し
た形態）や溝加工した基板を用いたコネクタでは、その
長い光ファイバを溝加工した基板へ自動生産設備を用い
て配列することは困難である。つまり、数十μｍの搬送
精度で基板上の溝へ配置する必要があるため、光ファイ
バを安定的に保持搬送しなければならない。しかし、数
ｍある光ファイバの先端部を保持すると、ファイバ端末
の重量によりファイバ先端部に折れが発生する。また、
光ファイバ端末が搬送時に邪魔をし安定的に保持搬送で
きないため、精度良く基板に配置できない。

【００１０】以上から、上記従来の光モジュールでは、
光ファイバの配列における生産性が悪いという問題があ
った。

【００１１】(2)光モジュール内部に配置してある光素
子の寿命信頼性についての配慮が足りなかった。一般
に、光素子の信頼性向上のため、光モジュールはセラミ
ックパッケージのキャップを溶接し、光ファイバ取り出
し部を低融点ガラスにより固定するなどの気密封止構造
を採用している。しかし、光素子は、コネクタの光ファ
イバと直接光結合する構造となっており、周囲をパッケ
ージングする構造となっていない。そのため光素子は、
大気と接触し、素子の絶縁層が大気中の湿気を吸収し絶
縁不良の発生や、光素子端面を直接ぶつけた破壊不良が
発生する。

【００１２】以上から、上記光モジュールでは、光素子
の寿命信頼性が悪いという問題があった。

【００１３】(3)光素子とコネクタ内の光ファイバとの
光結合精度についての配慮が足りなかった。一般に、Ｓ
ｉ異方性エッチング加工により形成した溝基板は、配列
精度はサブミクロンである。ただし、基板に光ファイバ
を配列し固定する際、基板への光ファイバの押さえ方に
よって溝高さ方向に数μｍの位置ずれが生じる。平板の
点接触で安定性が良い支持方法は、３点支持である。一
方、平板の線接触で安定性が良い支持方法は、２線支持
である。基板へ光ファイバまたは、ガイドピンを３本以
上同時に押さえることは、２線接触で安定となるため、
押さえ板を安定にしている２本以外のファイバまたは、
ガイドピンは、押さえ板との接触が妨げられ位置不安定
となる。そのため、光結合精度が低下する。

【００１４】以上から、上記光モジュールは、光素子と
光ファイバとの光結合精度が悪いという問題があった。

【００１５】(4)光モジュールの基板実装安定性につい
ての配慮が足りなかった。光素子の入出力信号取り出し
用電極が光ファイバ結合面と反対の１方向である。その
ため、プリント基板に光モジュールの１面からの電極の
固定となり、光ファイバの取り外しなどの外力により、
電極が曲がり、最終的には折れが生じる。

【００１６】以上から、上記光モジュールの基板実装安
定性が悪いという問題があった。

【００１７】上記従来の他の光モジュールには以下の問
題があった。

【００１８】(1)光モジュールの低コスト化について配
慮が足りなかった。光モジュールの構成主要部品は、セ
ラミックパッケージ、光ファイバ突き出し型ガラスフェ
ルール、スリーブ、などである。一般に、セラミックパ
ッケージは、パッケージ内部の配線工程やセラミックの
焼結作業などにより高価である。また、ガラスフェルー
ルやスリーブなどは精密加工が必要のため加工コストに
も限界がある。さらに、光ファイバを突き出したガラス
フェルールも１本１本ファイバを入れ所定の長さに合わ
せる必要があるため加工に時間が掛かり、コスト増加の
原因となっている。また、ファイバが突き出しているた
め取扱いが困難でファイバが折れるなどの加工歩留まり
も低下する。

【００１９】以上から、上記光モジュールは、モジュー
ルのコストが高い問題があった。

【００２０】(2)光モジュールの光ファイバフェルール
搭載作業性について配慮が足りなかった。光ファイバフ
ェルールは、光ファイバを突き出したガラスフェルール
のため、基板への実装中にファイバに折が発生すること
が多い。

【００２１】以上から上記光モジュールは、光ファイバ
フェルール搭載作業性が悪いという問題があった。

【００２２】本発明の目的は、光モジュールのコスト低
減を可能にし、且つ光素子の寿命信頼性を向上させ、光
素子とコネクタ内の光ファイバとが精度良く光結合可能
な光モジュールを提供することにある。

【００２３】本発明の他の目的は、実装作業性の向上が
可能な光モジュールを提供することにある。

【００２４】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明は、少なくとも１個の光素子と、この光素子
数に対応した光ファイバと、外部コネクタと前記光ファ
イバの光軸合わせを行うためのガイドピンが搭載された
基板と、前記光ファイバを前記基板に押さえるためのフ
ァイバホルダと、前記ガイドピンを前記基板に押さえる
ためのキャップと、前記光素子の入出力信号を取り出す
ためのリードを備え、前記光素子と外部コネクタとを光
結合させる光モジュールであって、前記基板の中央部に
位置させた光素子搭載用マーカ上に前記光素子を配置固
定し、前記光素子と外部コネクタとの間に位置させたフ
ァイバ搭載用溝に前記光ファイバを嵌合させファイバ押
さえ用溝を有する前記ファイバホルダで固定し、前記フ
ァイバ搭載用溝と平行に位置させた２本のガイドピン搭
載用溝に前記ガイドピンを嵌合させガイドピン押さえ用
溝とファイバホルダ嵌合用溝を有する前記キャップで固
定することにより光結合されて成るものである。

【００２５】また、前記基板に搭載した前記光ファイバ
と前記ガイドピンを、それぞれ前記ファイバホルダと前
記キャップで押さえ固定すると同時に、前記基板と前記
キャップの周辺部の隙間に樹脂を充填されて成るもので
ある。

【００２６】さらに、前記基板に形成したガイドピン搭
載用溝は、１列の溝の軸方向で少なくとも一方の溝開口
が閉じて成るものである。

【００２７】望ましくは、前記基板と前記キャップと前
記ファイバホルダの溝は、Ｓｉの異方性エッチングによ
り形成されて成るものである。

【００２８】本発明は、上記他の目的を達成するため、
前記基板の前記ガイドピン搭載用溝は、１列の溝の中で
溝開口幅の異なる溝（１）と溝（２）から成り、前記光
素子の入出力信号用電極を前記ガイドピンの下を配線さ
れて成るものである。

【００２９】

【作用】上記手段によれば、基板の中央部に位置させた
光素子搭載用マーカ上に光素子を配置固定し、光素子と
外部コネクタとの間に位置させたファイバ搭載用溝に光
ファイバ芯線を嵌合させファイバ押さえ用溝を有するフ
ァイバホルダで固定することにより、基板に各部品を搭
載していくだけでモジュール組立が可能で、光ファイバ
も短尺なので、ファイバ端末が邪魔することがなく、フ
ァイバの折れや搬送時の保持不安定さがないため、光フ
ァイバを含めた光モジュールの組立生産性が向上する。
また、光素子と外部コネクタとの間に光ファイバ芯線を
配置することにより、光ファイバの固定部で機密構造が
構成できるので、光素子を直接大気と接触させることが
ないため、光素子の寿命信頼性が向上する。さらに、フ
ァイバ搭載用溝と平行に位置させた２本のガイドピン搭
載用溝にガイドピンを嵌合させガイドピン押さえ用溝と
ファイバホルダ嵌合用溝を有するキャップで固定するこ
とにより、光ファイバとガイドピンを別々に保持できる
ので、ファイバホルダとキャップそれぞれは、３本以上
のファイバやガイドピンを保持する必要がないため１
線、及び２線接触と基板の溝へ精度良く固定できる。

【００３０】また、基板に搭載した光ファイバとガイド
ピンを、それぞれファイバホルダとキャップで押さえ固
定すると同時に、基板とキャップの周辺部の隙間に樹脂
を充填することにより、基板とキャップ、基板とファイ
バ、ファイバホルダ、ガイドピン、ファイバホルダとキ
ャップを機密構造にできるので、基板中央に位置してい
る光素子を直接大気と接触させることがないため、光素
子の寿命信頼性が向上する。

【００３１】さらに、基板に形成したガイドピン搭載用
溝は、１列の溝の軸方向で少なくとも一方の溝開口が閉
じることにより、ガイドピンの終端が溝開口端で押さえ
られるのでガイドピンの接続時のガイドピンのずれがな
く接続しやすいため、実装作業性が向上する。また、ガ
イドピンのずれがないので、ガイドピンを接着している
樹脂が剥がれず気密を保つことができるため、光素子の
寿命を低下させることはない。

【００３２】望ましくは、基板とキャップとファイバホ
ルダの溝を、Ｓｉの異方性エッチングすることにより、
ウェハ状で大量に一括処理できるため、加工コストが高
くつくことはなく、部品コストを低減できる。また、Ｓ
ｉ結晶（１１１）面のエッチングレートが遅いことから
オーバーエッチングを制御でき溝を高精度で加工でき
る。

【００３３】基板のガイドピン搭載用溝は、１列の溝の
中で溝開口幅の異なる溝（１）と溝（２）を形成するこ
とにより、溝（２）は、ガイドピンより幅が広いので、
ガイドピンに接触しないため、光素子の入出力信号用電
極をガイドピンの下を配線でき、光モジュールの光軸に
平行な両サイドからリードを取り出すことができるた
め、基板実装後のコネクタの取り外しでも安定した基板
接続が可能である。

【００３４】

【実施例】以下、本発明の実施例を図面により説明す
る。

【００３５】図１（ａ）は本発明による第１実施例の光
モジュール構造の平面図である。図１（ｂ）は本発明に
よる第１実施例の光モジュール構造の側面断面図であ
る。図１（ｃ）は本発明による第１実施例の光モジュー
ル構造の正面図である。図２は本発明による第１実施例
の光モジュールの分解斜視図である。図１及び図２にお
いて、光モジュール１０１は、光素子１０２と、光ファ
イバ１０３と、ガイドピン１０４と、モニタ用ＰＤ１０
５と、基板１０６と、ファイバホルダ１０７と、キャッ
プ１０８と、リード１０９を備えている。光素子１０２
は、基板１０６の中央部に位置させた光素子搭載用マー
カ１１０上に配置され半田（１）１１１により固定され
ている。光ファイバ１０３は、光素子１０２と外部コネ
クタ１１２との間に位置させたファイバ搭載用溝１１３
に嵌合されファイバ押さえ用溝１１４を有するファイバ
ホルダ１０７で押さえ樹脂１１６により固定されてい
る。ガイドピン１０４は、ファイバ搭載用溝１１３と平
行に位置させた２本のガイドピン搭載用溝１１７に嵌合
されガイドピン押さえ用溝１１８とファイバホルダ嵌合
用溝１１９を有するキャップ１０８で押さえ樹脂１１６
により封止固定されている。ガイドピン搭載用溝１１７
は、溝の軸方向で一方の溝開口が閉じており、１列の溝
の中で溝開口幅の異なる溝（１）１２０と溝（２）１２
１が形成されている。光素子１０２の入出力信号用電極
１２２は、ガイドピン１０４の下を配線されており、リ
ード１０９を導伝性樹脂１２３または半田（２）１２４
でモジュール両側面に接続されている。

【００３６】光素子１０２は、大きさが０．６×０．４
×０．１ｍｍである。発振波長１．３μｍのＩｎＰ系レ
ーザダイオード、またはＩｎＰ系導波路型ＰＩＮホトダ
イオードから成る。レーザダイオードの出射角度は、水
平垂直約４０゜である。

【００３７】光ファイバ１０３は、長さ６ｍｍ、コア径
１０μｍ、外径１２５μｍの単一モードファイバであ
る。

【００３８】ガイドピン１０４は、大きさがφ０．６９
９×１１ｍｍである。

【００３９】基板１０６は、Ｓｉ製で大きさは、１２×
７．５×１．２ｍｍである。光ファイバ搭載用の溝１１
３は、開口が６×０．１４６ｍｍの大きさで深さ７５μ
ｍである。ガイドピン搭載用の溝１１７は、溝（１）１
２０の開口が４．２×０．８５ｍｍの大きさで深さ４５
０μｍである。溝（２）１２１の開口が４．２×１．２
５ｍｍの大きさで深さ４５０μｍである。さらにその上
にＳｉＯ2膜が形成されている。光素子１０２の入出力
信号用電極１２２には、Ａｕ／Ｐｔ／Ｔｉを蒸着により
形成されている。

【００４０】ファイバホルダ１０７は、Ｓｉ製で大きさ
は、５×１．４×０．４ｍｍである。光ファイバ押さえ
用の溝１１０は、開口幅が０．１５３ｍｍで深さ７５μ
ｍである。さらにその上にＳｉＯ2膜が形成されてい
る。

【００４１】キャップ１０８は、Ｓｉ製で大きさは、１
０．５×７．５×１．２ｍｍである。ファイバホルダ嵌
合用溝１１９は、開口が７×２ｍｍの大きさで深さ４５
０μｍである。ガイドピン押さえ用の溝１１８は、開口
が８．４×０．８５８ｍｍの大きさで深さ４５０μｍで
ある。さらにその上にＳｉＯ2膜が形成されている。リ
ード１０９は、Ｃｕ合金製で表面にＳｎ−Ｎｉメッキが
施されている。

【００４２】半田（１）１１１は、厚さ３μｍのＡｕ８
０−２０Ｓｎから成る。

【００４３】半田（２）１２４は、厚さ５μｍのＳｎ９
５−５Ｓｂから成る。

【００４４】樹脂１１６は、エポキシ系から成る。

【００４５】導伝性樹脂１２３は、銀ペースト入りのエ
ポキシ系から成る。

【００４６】本第１実施例の光モジュールにおける基板
１０６、ファイバホルダ１０７、キャップ１０８の溝作
成方法を説明する。基板１０６の溝は、光ファイバ搭載
用の溝１１３、光素子搭載用マーカ１１０、ガイドピン
搭載用の溝１１７を同時加工する。キャップ１０８の溝
は、ファイバホルダ勘合用溝１１９、ガイドピン押さえ
用の溝１１８を同時加工する。まず、Ｓｉ基板（１００
面）を熱酸化しＳｉＯ2膜を形成させる。次に、ホトリ
ソグラフィとＳｉＯ2膜のエッチングにより光ファイバ
搭載用のＳｉエッチングマスクパターンを形成後、それ
をマスクとしてＳｉをＫＯＨ水溶液によりエッチングす
る。

【００４７】本第１実施例の光モジュールの作成方法を
図３を用いて説明する。まず、ステップ３１で、前記方
法により作成した基板１０６のファイバ搭載用溝１１３
に光ファイバ１０３を配置し、ファイバホルダ１０７に
形成しているファイバ押さえ用溝１１４で押さえ、樹脂
１１６で固定する。次に、ステップ３２で、光ファイバ
１０３端面が露出している基板１０６側面を研磨する。
そして、ステップ３３で、光素子１０２を基板１０６に
形成してある光素子搭載用マーカ１１０に位置を合わ
せ、半田（１）１１１で固定する。それから、ステップ
３４で、光素子駆動用のワイヤ１２５配線後、リード１
０９を基板１０６の電極１２２上に導伝性樹脂１２３ま
たは、半田（２）１２４で固定する。さらに、ステップ
３５で、基板１０６のガイドピン搭載用溝１１７にガイ
ドピン１０４を搭載し、キャップ１０８に形成している
ガイドピン押さえ用溝１１８で押さえ樹脂１１６で基板
１０６周囲を封止固定する。最後に、ステップ３６で、
外部コネクタ１１２を基板１０６から突出しているガイ
ドピン１０４に挿入し、光モジュール１０１と光結合さ
れる。

【００４８】本第１実施例によれば、基板の中央部に位
置させた光素子搭載用マーカ上に光素子を配置固定し、
光素子と外部コネクタとの間に位置させたファイバ搭載
用溝に光ファイバ芯線を嵌合させファイバ押さえ用溝を
有するファイバホルダで固定することにより、各部品サ
イズが光ファイバ芯線のφ０．１２５×６ｍｍを筆頭に
小さいので、基板に各部品を搭載していくだけでモジュ
ール組立が可能となる。つまり、数ｍのファイバ端末が
邪魔することで発生していたファイバの折れや搬送時の
保持不安定さがなくなり、光ファイバを含めた光モジュ
ールの組立時間を削減できるため、生産コストを低減で
きる。

【００４９】また、光素子と外部コネクタとの間に光フ
ァイバ芯線を配置することにより、光ファイバの長さ方
向にファイバホルダ長５ｍｍの固定部を構成でき、光素
子周囲を前記固定部を用いて覆うことができるので、光
素子を直接大気と接触させることがなくなるため、光素
子の劣化を防止できる。

【００５０】さらに、ファイバ搭載用溝と平行に位置さ
せた２本のガイドピン搭載用溝にガイドピンを嵌合させ
ガイドピン押さえ用溝とファイバホルダ嵌合用溝を有す
るキャップで固定することにより、ファイバホルダの大
きさ５×１．４×０．４ｍｍとキャップのファイバホル
ダ嵌合用溝開口が７×２ｍｍの大きさで深さ４５０μｍ
であることから、キャップはファイバホルダと高さ方向
で約５０μｍ余裕があり、当たることなくガイドピンを
保持できるため２線接触となりガイドピン以外に接触す
ることがないため基板溝へ精度良く固定できる。

【００５１】また、基板に搭載した光ファイバとガイド
ピンを、それぞれファイバホルダとキャップで押さえる
ことにより、基板の開口幅０．１４６ｍｍの光ファイバ
搭載用溝と開口幅０．１５３ｍｍのファイバホルダの溝
で光ファイバ芯線φ０．１２５ｍｍを保持すると基板と
ファイバホルダに約５μｍの隙間が生じる。同様に基板
（開口幅０．８５ｍｍ）とキャップ（開口幅０．８５８
ｍｍ）でガイドピンφ０．６９９ｍｍを保持すると約５
μｍの隙間が生じる。前記基板とキャップの周辺部の約
５μｍの隙間に樹脂を充填することにより機密構造にで
きるので、基板中央に位置している光素子を直接大気と
接触させることがないため、光素子の寿命劣化を防止で
きる。

【００５２】さらに、基板（１２×７．５×１．２ｍ
ｍ）に形成したガイドピン搭載用溝（長さ８．４ｍｍ）
は、１列の溝の軸方向で外部コネクタ接続面と反対方向
の溝開口が閉じることにより、ガイドピンの終端が溝開
口端で押さえられるのでガイドピンへのコネクタ接続時
のガイドピンのずれがなく接続しやすい。また、ガイド
ピンのずれがないので、ガイドピンを接着している樹脂
が剥がれず、樹脂とガイドピンに隙間が発生せず大気の
侵入がないため、光素子の寿命を低下させることはな
い。

【００５３】望ましくは、基板とキャップとファイバホ
ルダの溝を、Ｓｉの異方性エッチングすることにより、
ウェハ状で大量に一括処理できるため、加工コストが高
くつくことはなく、部品コストを低減できる。また、Ｓ
ｉ結晶（１１１）面のエッチングレートが遅いことから
オーバーエッチングを制御でき溝を±１μｍの精度で加
工できる。

【００５４】基板のガイドピン搭載用溝は、１列の溝の
中で溝開口幅の異なる溝（１）（開口が４．２×０．８
５ｍｍ）と溝（２）（開口が４．２×１．２５ｍｍ）を
形成することにより、φ０．６９９ｍｍのガイドピンが
開口幅の狭い溝（１）で位置決めされるので、溝（２）
は、ガイドピンに接触しない。これにより、光素子の入
出力信号用電極をガイドピンの下を配線でき、光モジュ
ールの光軸に平行な両サイドからリードを取り出すこと
ができるため、基板実装後のコネクタの取り外しでリー
ドの曲がりや折れの発生がなく、安定した基板接続が可
能である。

【００５５】上記第１実施例によれば、光モジュールの
コスト低減を可能にし、且つ光素子の寿命信頼性を向上
させ、光素子とコネクタ内の光ファイバとが精度良く光
結合させる効果がある。また、基板実装作業性を向上さ
せる効果がある。

【００５６】図４（ａ）は本発明による第２実施例の光
モジュール構造の平面図である。図４（ｂ）は本発明に
よる第２実施例の光モジュール構造の側面断面図であ
る。図４（ｃ）は本発明による第１実施例の光モジュー
ル構造の正面図である。

【００５７】図４において、光モジュール２０１は、光
素子２０２ａ、２０２ｂと、光ファイバ２０３と、ガイ
ドピン２０４と、モニタ用ＰＤ２０５と、基板２０６
と、ファイバホルダ２１５２０７と、キャップ２０８
と、リード２０９と、アンプ２２６と、ソケット２２７
と、ポッティング樹脂２２８を備えている。光素子２０
２は、基板２０６の中央部に位置させた光素子搭載用マ
ーカ２１０上に配置され半田（１）２１１により固定さ
れている。光ファイバ２０３は、光素子２０２と外部コ
ネクタ２１２との間に位置させたファイバ搭載用溝２１
３に嵌合されファイバ押さえ用溝２１４を有するファイ
バホルダ２０７で押さえ樹脂２１６により固定されてい
る。アンプ２２６は、基板２０６後方に半田（２）２２
４により固定されている。光素子２０２とアンプ２２６
と光素子２０２に面している光ファイバ２０３は、ポッ
ティング樹脂２２８により樹脂封止されている。ガイド
ピン２０４は、ファイバ搭載用溝２１３と平行に位置さ
せた２本のガイドピン搭載用溝２１７に嵌合されガイド
ピン２０４押さえ用溝とファイバホルダ嵌合用溝２１９
を有するキャップ２０８で押さえ樹脂２１６により固定
されている。ガイドピン搭載用溝２１７は、溝の軸方向
で一方の溝開口が閉じており、１列の溝の中で溝開口幅
の異なる溝（１）２２０と溝（２）２２１が形成されて
いる。光素子２０２の入出力信号用電極２２２は、ガイ
ドピン２０４の下を配線されており、リード２０９を導
伝性樹脂２２３または半田（２）２２４でモジュール両
側面に接続されている。キャップ２０８が接続された基
板２０６は、ソケット２２７により覆われている。

【００５８】光モジュール２０１の各部品は、基本的に
第１実施例と同じである。

【００５９】光素子２０２は、間隔７５０μｍで２つ配
置されている。１つは、発光素子、もう１つは、受光素
子である。

【００６０】光ファイバ２０３は、間隔７５０μｍで２
つ配置されている。

【００６１】基板２０６は、Ｓｉ製で大きさは、１４×
７．５×１．２ｍｍである。光ファイバ搭載用の溝１１
０は、間隔７５０μｍで２つ配置されている。アンプ２
２６固定位置には、Ａｕ／Ｐｔ／Ｔｉを蒸着により形成
した後、アンプ２２６固定用の半田（２）２２４が形成
されている。

【００６２】ファイバホルダ２０７は、間隔７５０μｍ
の光ファイバ押さえ用の溝１１０を２つ配置されてい
る。

【００６３】キャップ２０８は、Ｓｉ製で大きさは、１
２．５×７．５×１．２ｍｍである。

【００６４】ソケット２２７は、エポキシ系のモールド
成形品である。大きさは、外寸１４×９．２×３．４ｍ
ｍで，内寸１３．５×８．２×２．４５ｍｍある。

【００６５】ポッティング樹脂２２８は、光透過型のエ
ポキシ系から成る。

【００６６】本第２実施例の光モジュールの作成方法を
図５を用いて説明する。まず、ステップ５１で、基板２
０６の２列のファイバ搭載用溝２１３に２本の光ファイ
バ２０３を配置し、ファイバホルダ２０７に形成してい
るファイバ押さえ用溝２１４で押さえ、樹脂２１６で固
定する。次に、ステップ５２で、光ファイバ２０３端面
が露出している基板２０６側面を研磨する。そして、ス
テップ５３で、２つの光素子２０２を基板２０６に形成
してある光素子搭載用マーカ２１０に位置を合わせ、半
田（１）２１１で固定する。アンプ２２６も基板２０６
に半田（２）２２４で固定する。光素子駆動用のワイヤ
２２５配線後、光素子２０２とアンプ２２６と光素子２
０２に面している光ファイバ２０３は、ポッティング樹
脂２２８により樹脂２１６封止されている。それから、
ステップ５４で、リード２０９を基板２０６の電極２２
２上に導伝性樹脂２２３で固定する。基板２０６のガイ
ドピン搭載用溝２１７にガイドピン２０４を搭載し、キ
ャップ２０８に形成しているガイドピン押さえ用溝２１
８で押さえ樹脂２１６で基板２０６周囲を封止固定す
る。さらに、ステップ５５で、基板２０６周囲に樹脂２
１６を塗布後、ソケット２２７を挿入し二重に封止す
る。最後に、ステップ５６で、外部コネクタ２１２を基
板２０６から突出しているガイドピン２０４に挿入し、
光モジュール２０１と光結合される。

【００６７】上記第２実施例によれば、基板とファイバ
ホルダの２列のファイバ搭載用溝は、ホトリソグラフィ
によりパターニング後、エッチング加工を施すため、溝
の配列精度はホトリソグラフィ加工用マスクとほぼ同等
の±０．５μｍの精度で配列できる。

【００６８】また、キャップを接続した基板に、ソケッ
トを挿入し樹脂封止することにより、基板中央に配置し
た光素子は、予めポッティング樹脂による封止に加え、
さらに基板周囲を覆う２重の封止となるため、光素子は
さらに寿命の劣化を防止できる。また、基板及びキャッ
プは、チッピングが発生し易いＳｉ製であり、ソケット
の挿入により、直接のＳｉ面の露出を避けることでチッ
ピングを防止でき、機械的信頼性を向上できる。

【００６９】上記第２実施例によれば、第１実施例の効
果に加え、並列光モジュールにおいても同様の効果が得
られる。また、光素子の寿命信頼性を向上させ、且つ基
板及びキャップの機械的信頼性を向上させる効果があ
る。

【００７０】図６（ａ）は本発明による第３実施例の光
モジュール構造の平面図である。図６（ｂ）は本発明に
よる第２実施例の光モジュール構造の側面断面図であ
る。図６（ｃ）は本発明による第１実施例の光モジュー
ル構造の正面図である。

【００７１】図６において、光モジュール３０１は、光
素子３０２と、光ファイバ３０３と、ガイドピン（１）
３０４ａ、３０４ｂ、ガイドピン（２）３１５ａ、３１
５ｂと、モニタ用ＰＤ３０５と、基板３０６と、ファイ
バホルダ３０７と、キャップ３０８と、リード３０９
と、モールド樹脂３２６と、ポッティング樹脂３２７を
備えている。光素子３０２は、基板３０６の中央部に位
置させた光素子３０２搭載用マーカ上に配置され半田
（１）３１１により固定されている。光ファイバ３０３
は、光素子３０２と外部コネクタ３１２との間に位置さ
せたファイバ搭載用溝３１３に嵌合されファイバ押さえ
用溝３１４を有するファイバホルダ３１５で押さえ樹脂
３１６により固定されている。光素子３０２と光素子３
０２に面している光ファイバ３０３は、ポッティング樹
脂３２７により樹脂封止されている。ガイドピン（１）
３０４は、ファイバ搭載用溝３１３と平行に位置させた
２本のガイドピン搭載用溝３１７に嵌合されガイドピン
押さえ用溝３１８とファイバホルダ嵌合用溝３１９を有
するキャップ３０８で押さえ樹脂３１６により固定され
ている。ガイドピン（１）３０４は、基板３０６から突
出していない。ガイドピン搭載用溝３１７は、溝の軸方
向で両端の溝開口が閉じており、１列の溝の中で溝開口
幅の異なる溝（１）３２０、溝（２）３２１と溝（３）
３２８が形成されている。光素子３０２の入出力信号用
電極３２２は、ガイドピン３０４の下を配線されてお
り、リード３０９を導伝性樹脂３２３でモジュール両側
面に接続されている。キャップ３０８が接続された基板
３０６は、モールド樹脂３２６成形により樹脂封止され
る。モールドされた基板３０６は、研磨部３２９を研磨
し、光ファイバ３０３端面とガイド嵌合用溝を露出させ
る。ガイドピン（２）３１５が嵌合される。

【００７２】光モジュール３０１の各部品は、基本的に
第１実施例と同じである。

【００７３】ガイドピン（１）３０４は、大きさがφ
０．６９９×５．５ｍｍである。ガイドピン（２）３１
５は、大きさがφ０．６９９×１１ｍｍである。

【００７４】基板３０６は、Ｓｉ製で大きさは、１４×
７．５×１．２ｍｍである。ガイドピン搭載用の溝１１
０は、溝（１）３２０の開口が３．２×０．８５ｍｍの
大きさで深さ４５０μｍである。溝（２）３２１の開口
が６．４×１．２５ｍｍの大きさで深さ４５０μｍであ
る。溝（３）３２８の開口が４．２×０．８５ｍｍの大
きさで深さ４５０μｍである。

【００７５】キャップ３０８は、Ｓｉ製で大きさは、１
２．５×７．５×１．２ｍｍである。

【００７６】モールド樹脂３２６は、エポキシ系で、成
形後の大きさは外寸１４．８×８．５×３．４ｍｍであ
る。

【００７７】ポッティング樹脂３２７は、光透過型のエ
ポキシ系から成る。

【００７８】本第３実施例の光モジュールの作成方法を
図７を用いて説明する。まず、ステップ７１で、基板３
０５のファイバ搭載用溝３１３に光ファイバ３０３を配
置し、ファイバホルダ３０７に形成しているファイバ押
さえ用溝３１４で押さえ、樹脂３１６で固定する。次
に、ステップ７２で、光素子３０２を基板３０６に形成
してある光素子搭載用マーカ３１０に位置を合わせ、半
田（１）３１１で固定する。光素子駆動用のワイヤ３２
５配線後、光素子３０２と光素子３０２に面している光
ファイバ３０３は、ポッティング樹脂３２７により樹脂
封止する。そして、ステップ７３で、リード３０９を基
板３０６の電極３２２上に導伝性樹脂３２３で固定す
る。基板３０６のガイドピン搭載用溝３１７の溝（１）
３２０にガイドピン（１）３０４を搭載し、キャップ３
０８に形成しているガイドピン押さえ用溝３１８で押さ
え樹脂３１６で固定する。それから、ステップ７４で、
キャップ３０８接続した基板３０６をモールド３２６成
形により樹脂封止する。さらに、ステップ７５で、リー
ド３０９の曲げ加工を施し、ファイバ３０３が配置され
ている方向から基板３０６側面を研磨する。最後に、ス
テップ７６で、基板３０６にガイドピン（２）３１５を
挿入し、さらに外部コネクタ３１２を挿入し、光モジュ
ール３０１と光結合される。

【００７９】上記第３実施例によれば、ガイドピンを溝
より短く配置することにより、モールド成形が容易にな
るため、生産コストを低減できる。また、研磨加工を光
モジュール作成手順の最後に行うことができるので、各
部品の搭載固定の中間工程に研磨工程を配置することが
なくすべての部品を一連の流れの中で搭載固定できるた
め、生産コストを低減できる。

【００８０】上記第３実施例によれば、第１実施例の効
果に加え、光モジュールの生産性をを向上させる効果が
ある。

【００８１】

【発明の効果】本発明によれば以下の効果がある。

【００８２】(1)基板の中央部に位置させた光素子搭載
用マーカ上に光素子を配置固定し、光素子と外部コネク
タとの間に位置させたファイバ搭載用溝に光ファイバ芯
線を嵌合させファイバ押さえ用溝を有するファイバホル
ダで固定、ファイバ搭載用溝と平行に位置させた２本の
ガイドピン搭載用溝にガイドピンを嵌合させガイドピン
押さえ用溝とファイバホルダ嵌合用溝を有するキャップ
で固定することは、光モジュールの組立自動化が図れ
る。また、光素子の寿命低下防止が図れる。さらに、光
ファイバとガイドピンの基板基板固定の光結合精度低下
防止が図れる。

【００８３】(2)基板に搭載した光ファイバとガイドピ
ンを、それぞれファイバホルダとキャップで押さえ固定
すると同時に、基板とキャップの周辺部の隙間に樹脂を
充填することは、光素子の寿命低下防止が図れる。

【００８４】(3)基板に形成したガイドピン搭載用溝
を、１列の溝の軸方向で少なくとも一方の溝開口が閉じ
ることは、ガイドピンへの接続時間の短縮が図れる。ま
た、光素子の寿命低下防止が図れる。

【００８５】(4)基板とキャップとファイバホルダの溝
を、Ｓｉの異方性エッチングすることは、部品コストの
低減が図れる。また、溝加工の高精度化が図れる。

【００８６】(5)基板のガイドピン搭載用溝は、１列の
溝の中で溝開口幅の異なる溝（１）と溝（２）を形成す
ることは、コネクタ接続の安定化が図れる。

【００８７】

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による第１実施例を示す光モジュール構
造図。

【図２】本発明による第１実施例を示す光モジュール構
造の分解斜視図。

【図３】本発明による第１実施例の光モジュール構造作
成方法の説明図。

【図４】本発明による第２実施例を示す光モジュール構
造図。

【図５】本発明による第２実施例の光モジュール構造作
成方法の説明図。

【図６】本発明による第３実施例を示す光モジュール構
造図。

【図７】本発明による第３実施例の光モジュール構造作
成方法の説明図。

【符号の説明】

１０１、２０１、３０１…光モジュール、１０２、２０
２、３０２…光素子、１０３、２０３、３０３…光ファ
イバ、１０４、２０４、３０４…ガイドピン（１）、１
０５、２０５、３０５…モニタＰＤ、１０６、２０６、
３０６…基板、１０７、２０７、３０７…ファイバホル
ダ、１０８、２０８、３０８…キャップ、１０９、２０
９、３０９…リード、１１０、２１０、３１０…光素子
搭載用マーカ、１１１、２１１、３１１…半田（１）、
１１２、２１２、３１２…外部コネクタ、１１３、２１
３、３１３…ファイバ搭載用溝、１１４、２１４、３１
４…ファイバ押さえ用溝、３１５…ガイドピン（２）、
１１６、２１６、３１６…樹脂、１１７、２１７、３１
７…ガイドピン搭載用溝、１１８、２１８、３１８…ガ
イドピン押さえ用溝、１１９、２１９、３１９…ファイ
バホルダ嵌合用溝、１２０、２２０、３２０…溝
（１）、１２１、２２１、３２１…溝（２）、１２２、
２２２、３２２…電極、１２３、２２３、３２３…導伝
性樹脂、１２４、２２４、３２４…半田（２）、１２
５、２２５、３２５…ワイヤ、２２６…アンプ、２２７
…ソケット、２２８、３２７…ポッティング樹脂、３２
６…モールド、３２８…溝（３）、３２９…研磨部、

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者立野公男東京都国分寺市東恋ケ窪１丁目280番地株式会社日立製作所中央研究所内 (72)発明者安田洋一東京都小平市上水本町五丁目20番１号株式会社日立製作所半導体事業部内 (72)発明者高橋正一東京都小平市上水本町五丁目20番１号株式会社日立製作所半導体事業部内 (72)発明者菊池悟埼玉県入間郡毛呂山町大字旭台15番地日立東部セミコンダクタ株式会社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】少なくとも１個の光素子と、この光素子数
に対応した光ファイバと、外部コネクタと前記光ファイ
バの光軸合わせを行うためのガイドピンが搭載された基
板と、前記光ファイバを前記基板に押さえるためのファ
イバホルダと、前記ガイドピンを前記基板に押さえるた
めのキャップと、前記光素子の入出力信号を取り出すた
めのリードを備え、前記光素子と外部コネクタとを光結
合させる光モジュールであって、前記基板の中央部に位
置させた光素子搭載用マーカ上に前記光素子を配置固定
し、前記光素子と外部コネクタとの間に位置させたファ
イバ搭載用溝に前記光ファイバを嵌合させファイバ押さ
え用溝を有する前記ファイバホルダで固定し、前記ファ
イバ搭載用溝と平行に位置させた２本のガイドピン搭載
用溝に前記ガイドピンを嵌合させガイドピン押さえ用溝
とファイバホルダ嵌合用溝を有する前記キャップで固定
することにより光結合されて成ることを特徴とする光モ
ジュール。
【請求項２】前記基板に搭載した前記光ファイバと前記
ガイドピンを、それぞれ前記ファイバホルダと前記キャ
ップで押さえ固定すると同時に、前記基板と前記キャッ
プの周辺部の隙間に樹脂を充填する請求項１記載の光モ
ジュール。
【請求項３】前記基板に形成したガイドピン搭載用溝
は、１列の溝の軸方向で少なくとも一方の溝開口が閉じ
ている請求項１記載の光モジュール。
【請求項４】前記基板と前記キャップと前記ファイバホ
ルダの溝は、Ｓｉの異方性エッチングにより形成される
請求項１記載の光モジュール。
【請求項５】前記基板の前記ガイドピン搭載用溝は、１
列の溝の中で溝開口幅の異なる溝（１）と溝（２）から
成り、前記光素子の入出力信号用電極を前記ガイドピン
の下を配線する請求項１記載の光モジュール。