JPH1012971A - 光モジュールおよびその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】基板上に光素子を固定する際に、光の入出射方
向を、基板の面内方向、厚さ方向、および、あおり角方
向に精度よく位置決めすることのできる光モジュールの
構造および光モジュールの製造方法を提供する。 【解決手段】金属層１３ａ、１３ｂ、２３ａ、２３ｂ
を、光素子１の底面および基板２に形成する。基板２上
に光素子１を搭載し、金属層１３ａ、１３ｂ、２３ａ、
２３ｂを加熱して溶融した後、冷却することにより、基
板２上に光素子１を金属層によって固着する。このと
き、金属層１３ａ、１３ｂ、２３ａ、２３ｂの形状を、
光素子１の光軸１２を横切る方向に分割した形状にして
おくことにより、金属層の溶融時に、金属層の厚さに傾
斜が生じることを防止する。これにより、光素子１のあ
おりが生じるのを防止できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、レーザダイオード
やフォトダイオード等の光素子と、光導波路や光ファイ
バとを、高効率で接続することのできる光モジュール、
および、その製造方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】レーザダイオードやフォトダイオード等
の光素子（以下、光素子で代表する。）を、光導波路等
が形成された基板上に搭載する方法としては、従来、は
んだ接続が用いられている。はんだ接続には、接続面に
予め形成しておいたはんだ層を用いる方法と、はんだバ
ンプを用いる方法とが知られている。

【０００３】はんだ層を用いる場合には、はんだ層を光
素子の底面全体に形成する方法が通常用いられている。
また、特開昭６１−９０４８８号公報には、半導体チッ
プと基板とに同じ形状のはんだ層を形成しておくことに
より、溶融時に、はんだの表面張力により自動的に半導
体チップと基板とを位置合わせする方法が記載されてい
る。

【０００４】また、はんだバンプを用いる場合には、特
開平３−１８４３８４号公報や、特開平７−７２３５２
号公報のように、はんだバンプを溶融したときの表面張
力により、光素子と基板とを位置合わせする方法が知ら
れている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】光素子を基板上に接続
する場合は、電気的接続以外に、光導波路や光ファイバ
等との光接続を同時に行わなければならない。特に、レ
ーザダイオードの場合には、１〜２μｍ程度の高い位置
精度が要求される。

【０００６】上述の特開昭６１−９０４８８号公報、特
開平３−１８４３８４号公報、特開平７−７２３５２号
公報のように、はんだ層やはんだバンプの表面張力を利
用して位置あわせを行う方法は、位置合わせに必要な表
面張力を得るために、１０μｍ程度以上の厚いはんだ層
や径の大きいはんだバンプを用いる必要がある。表面張
力を大きくするためには、はんだの厚さや径は大きい方
が望ましい。このような厚いはんだ層やはんだバンプの
表面張力により得られる位置合わせ精度は、基板の面内
方向において５μｍ程度以上、基板の厚さ方向について
は、５μｍ程度以上であり、レーザダイオードの光接続
の精度としては、十分ではない。

【０００７】また、数μｍの薄いはんだ層を用いて、光
素子を基板上に固定する場合、図１１に示すように、光
素子のレーザダイオード１を、導波路２１付基板２の搭
載すべき位置に位置決めしてから搭載する。そして、予
めレーザダイオード１の底面に形成されている金属層１
３と、基板２上に形成されている金属層２３とを加熱し
て溶融し、はんだ層３３を形成して、これを冷却するこ
とにより固定される（図１２）。この方法は、はんだ層
が薄いため、厚いはんだ層やはんだバンプの場合より高
さ方向の誤差が小さくできる。また、基板の面内方向に
ついても、位置決めをおこなうため、表面張力を利用す
る場合よりも、位置精度を高くできる。

【０００８】しかしながら、この方法は、図１２のよう
に、はんだ層３３の厚みの均一性が確保しにくいため、
接続後の光素子の傾き３５が生じやすい。特に、はんだ
層３３が光軸方向に傾いた場合には、光の出射方向のあ
おり角θがつき、光素子の光軸１２と導波路の光軸２２
とを一致させることができないため、光の接続効率の低
下が大きくなる。

【０００９】また、数μｍの薄いはんだ層を用いて、図
１３のレーザダイオードアレイ４のようなアレイ光素子
を、複数の光ファイバ５１ａが搭載された基板５に搭載
する場合には、はんだ層６３の厚みがレーザダイオード
アレイの中央部と両端部とで不均一になりやすい。ま
た、これに加え、基板５とはんだ層６３、ならびに、は
んだ層６３とレーザダイオードアレイ４とそれぞれ熱膨
張率が異なるため、バイメタル効果により、レーザダイ
オードアレイが反リやすい。このため、レーザダイオー
ドアレイが反った状態で固定されてしまう可能性があ
る。

【００１０】本発明は、基板上に光素子を固定する際
に、光の入出射方向を、基板の面内方向、厚さ方向、お
よび、あおり角方向に精度よく位置決めすることのでき
る光モジュールの構造および光モジュールの製造方法を
提供することを第一の目的とする。

【００１１】また、本発明は、基板上にアレイ状の光素
子を固定する際に、光の入出射方向を基板の面内方向お
よび厚さ方向について、精度よく位置決めすることがで
きるとともに、アレイ光素子の反りを防止することので
きる光モジュールの構造および光モジュールの製造方法
を提供することを第二の目的とする。

【００１２】

【課題を解決するための手段】上記第一の目的を達成す
るために、本発明では、第一の態様として、基板と、前
記基板上の予め定めた位置に搭載された光素子とを有
し、前記光素子の底面は、金属層によって前記基板上に
固着され、前記金属層は、少なくとも一箇所で、前記光
素子の光軸を横切る方向に分割されていることを特徴と
する光モジュールを提供する。

【００１３】第一の態様の構成では、はんだバンプでは
なく、薄い金属層により、光素子と基板とを固着するた
め、基板の面内方向および厚さ方向について、はんだバ
ンプよりも高い位置決め精度が得られる。また、金属層
を光軸を横切る方向に分割しているため、金属層の溶融
時に融液が光軸方向に片寄ることを抑制することができ
る。これにより、光素子のあおり角方向についても、高
い位置決め精度が得られる。

【００１４】また、上記第二の目的を達成するために、
本発明では、第二の態様として、基板と、前記基板上の
予め定めた位置に搭載された光素子とを有し、前記光素
子は、複数の光の出射口を有し、前記出射口を光素子の
長手方向に並べて配置したアレイ状の素子であり、前記
光素子は、金属層によって前記基板上に固着され、前記
金属層は、少なくとも一箇所で、前記素子の長手方向を
横切る方向に分割されていることを特徴とする光モジュ
ールを提供する。

【００１５】第二の態様の構成では、はんだバンプでは
なく、薄い金属層により、光素子と基板とを固着するた
め、基板の面内方向および厚さ方向について、はんだバ
ンプよりも高い位置決め精度が得られる。また、金属層
をアレイ状の光素子の長手方向を横切る方向に分割して
いるため、金属層の溶融時に生じるバイメタル効果が、
長手方向について分断される。よって、アレイ状の光素
子に、長手方向についての反りが生じるのを防止でき
る。

【００１６】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の実
施の形態について説明する。

【００１７】まず、本発明の第１の実施の形態の光モジ
ュールについて、図１、図２を用いて説明する。

【００１８】図１のように、基板２の上面の一部には、
チャネル型の光導波路２１が予め搭載されている。本実
施の形態の光モジュールは、図２のように、この基板２
の上面に、はんだ層３３ａ、３３ｂによりレーザダイオ
ード１を固定した構成である。レーザダイオード１は、
出射口１１から出射した光が、光導波路２１の入射端１
０１から入射するように位置合わせして固定される。

【００１９】このような構成において、レーザダイオー
ド１から出射された光を、高い光結合効率で光導波路２
１に入射させるためには、光導波路２１の光軸２２と、
レーザダイオード１の光軸１２とを、基板２の面内方
向、高さ方向にそれぞれμｍオーダで一致させるととも
に、あおり角方向についても高い精度で一致させる必要
がある。本実施の形態では、はんだ層３３ａ、３３ｂの
厚さを数μｍとし、このはんだ層３３ａ、３３ｂの形状
を、光軸１２を横切る方向に分割された形状にすること
により、面内方向、高さ方向、あおり角方向のいずれに
ついても高精度な位置合わせを可能にしている。これを
以下、図１を用いて説明する。

【００２０】図１は、本実施の形態の光モジュールの製
造工程において、基板２上に、レーザダイオード１を位
置合わせして固定する工程を説明する図面である。

【００２１】基板２上のレーザダイオード１を搭載すべ
き領域には、メタライズ層２３ａ、２３ｂと、位置合わ
せマーク２４ａ、２４ｂとを予め形成しておく。また、
レーザダイオード１の底面にも、メタライズ層１３ａ、
１３ｂと、位置合わせマーク１８ａ、１８ｂとを予め形
成しておく。

【００２２】基板２側のメタライズ層２３ａ、２３ｂと
しては、例えば、ＡｕＳｎ蒸着膜や、ＡｕＮｉ層とＳｎ
層との多層膜や、Ｃｕ層とＳｎ層との多層膜を用いるこ
とができる。メタライズ層２３ａ、２３ｂの厚さは、数
μｍとする。また、メタライズ層１３ａ、１３ｂは、メ
タライズ層２３ａ、２３ｂと同じ材料の膜や、Ａｕ等の
蒸着膜を用いることができる。メタライズ層１３ａ、１
３ｂの厚さも、数μｍとする。ただし、基板側のメタラ
イズ層２３ａ、２３ｂと素子側のメタライズ層１３ａ、
１３ｂとを重ねて溶融したときにこれらが溶け合って形
成されるはんだ層３３ａ、３３ｂの厚さが、１０μｍを
越えないことが望ましい。

【００２３】このとき、基板２側のメタライズ層２３
ａ、２３ｂは、光軸１２を垂直に横切るようにメタライ
ズ層２３ａとメタライズ層２３ｂとに分けた形状に形成
しておく。素子側のメタライズ層１３ａ、１３ｂは、基
板２側のメタライズ層２３ａ、２３ｂと同じパターンに
形成しておく。このような分割した形状のメタライズ層
２３ａ、２３ｂ等は、リフトオフ法や、成膜後のエッチ
ングによって形成することができる。

【００２４】基板側位置合わせマーク２４ａ、２４ｂお
よび素子側位置合わせマーク１８ａ、１８ｂは、これら
の観察に用いる赤外線を透過しない材料、例えば金属に
より形成しておく。

【００２５】レーザダイオード１を基板２に搭載する際
には、まず、赤外線光源７から赤外光を照射し、基板２
およびレーザダイオード１を透過した赤外線を赤外線検
出器６で検出することにより、位置合わせマーク２４
ａ、２４ｂ、１８ａ、１８ｂを観察する。そして、位置
合わせマーク２４ａと位置合わせマーク１８ａとが一致
し、位置合わせマーク２４ｂと位置合わせマーク１８ｂ
とが一致するように、レーザダイオードを基板２の面内
方向で位置合わせする。これにより、レーザダイオード
１の光軸１２の基板２の面内方向の精密な位置合わせが
可能になる。

【００２６】つぎに、この位置でレーザダイオード１を
基板２に押しつけ、加圧する。これにより、基板側のメ
タライズ層２３ａ、２３ｂが、素子側のメタライズ層１
３ａ、１３ｂと密着する。ヒータまたは光ビーム等でメ
タライズ層２３ａ、２３ｂ、１３ａ、１３ｂを加熱溶融
して、メタライズ層２３ａとメタライズ層１３ａとによ
り、はんだ層３３ａを形成し、メタライズ層２３ｂとメ
タライズ層１３ｂとにより、はんだ層３３ｂを形成す
る。そして、このはんだ層３３ａ、３３ｂを冷却するこ
とにより、レーザダイオード１と基板２とをはんだ層３
３ａ、３３ｂにより接続する。

【００２７】このとき、本実施の形態では、メタライズ
層２３ａ、２３ｂおよびメタライズ層１３ａ、１３ｂが
それぞれ、光軸１２を横切る方向に分割されているた
め、溶融した状態のはんだ層３３ａ、３３ｂが光軸方向
に濡れ広がる領域は、それぞれのメタライズ層が形成さ
れていた領域内に抑制される。すなわち、はんだ層３３
ａとはんだ層３３ｂとの間では、はんだの融液が行き来
しない。したがって、溶融により融液状態のはんだが光
軸方向のどちらか一方に片寄ったとしても、メタライズ
層が形成されていた領域内での片寄りに抑制することが
できる。したがって、はんだ層３３ａの厚さがはんだ層
３３ｂの厚さよりも厚くなったり薄くなったりすること
はない。よって、はんだ層３３ａとはんだ層３３ｂとの
厚さを、均等に保つことができ、レーザダイオード１の
光軸１２に上向きや下向きのあおりが生じるのを防止す
ることができる。

【００２８】さらに、本実施の形態では、はんだバンプ
よりも厚さの一桁小さい数μｍの厚さのはんだ層３３
ａ、３３ｂを用いているため、はんだ層自体の高さ方向
の誤差が、はんだバンプを用いた場合よりも一桁小さく
できる。これに加えて前述のように、はんだ層の厚さの
分布が小さいため、高さ方向の位置合わせ精度を±１〜
２μｍにすることができる。

【００２９】このように、本実施の形態では、数μｍの
薄いはんだ層３３ａ、３３ｂを用いることにより、高さ
方向の位置合わせ精度を、はんだバンプや厚いはんだ層
のような数十μｍ以上のはんだを用いた場合よりも一桁
小さい±１〜２μｍにすることができる。また、位置合
わせマーク２４ａ、２４ｂ、１８ａ、１８ｂを用いて面
内方向に光学的に位置合わせすることにより、面内方向
についても、±１〜２μｍ以下にすることができる。さ
らに、本実施の形態では、はんだ層３３ａ、３３ｂを光
軸を横切る方向に分割することにより、溶融時のはんだ
が、光軸方向に片寄るのを防止し、はんだ層３３ａ、３
３ｂの厚さを均一に保つことができ、その結果、光軸１
２に上向きや下向きのあおりが生じるのを防止すること
ができる。したがって、本実施の形態の光モジュールで
は、レーザダイオード１の光軸１２と光導波路２１の光
軸２２とを高さ方向、面内方向、および、あおり角方向
に高精度に一致させることができるため、レーザダイオ
ード１から出射された光を高効率で光導波路２１に入射
させることができる。

【００３０】なお、上述の図１、図２に示した実施の形
態では、はんだ層３３ａ、３３ｂを光軸１２を横切る方
向に１箇所で分割し、２つに分けた形状であったが、図
６のように、光軸１２を横切る方向に２箇所以上で分割
したストライプ形状のメタライズ層１７ａ、１７ｂ、１
７ｃを用いることもできる。この場合基板側のメタライ
ズ層も同じストライプ形状にする。これにより、ストラ
イプ形状のはんだ層を形成できる。このような分割数が
多いはんだ層は、はんだの濡れ広がる領域がより狭い領
域に抑制されるため、はんだ層の厚みの均一性がより確
保しやすい。よって、はんだ層の高さ方向の精度および
光軸にあおり角方向の精度をより高めることができ、容
易に高い光結合効率が得られる。

【００３１】また、光軸１２を横切る方向だけではな
く、光軸１２に平行な方向にもはんだ層を分割すること
により、図５のような４つのメタライズ層１６ａ、１６
ｂ、１６ｃ、１６ｄを用いることもできる。基板側のメ
タライズ層も同じ形状にする。図５のようなメタライズ
層を用いた場合には、光軸１２に垂直な方向について
も、はんだの濡れ広がる領域が抑制されるため、溶融時
のはんだ層の融液が光軸に垂直な方向に片寄ることを防
止できる。よって、レーザダイオード１が光軸に垂直な
方向に傾斜して固定されるのを防ぐことができ、光の結
合効率をより高めることができる。図５のメタライズ層
のパターンは、円形のパターンであるが、パターンの形
状は、四角形や他の形状であってももちろんよい。

【００３２】また、メタライズ層のパターンとしては、
図３、図４のように、分割されたメタライズ層の一部を
連結した形状のパターンにすることもできる。図３のレ
ーザダイオード１のメタライズ層１４ａ、１４ｂ、１４
ｃは、光軸１２を横切るように分割されたメタライズ層
１４ａ、１４ｂを連結用メタライズ層１４ｃで連結した
形状である。図４のレーザダイオード１のメタライズ層
１５ａ、１５ｂ、１５ｃ、１５ｄは、光軸１２を横切る
ように分割されたメタライズ１５ａ、１５ｂを連結用メ
タライズ１５ｃ、１５ｄで連結した形状である。ここで
はメタライズ層の形状の説明のために、連結した形状と
表現したが、このような形状のメタライズは、リフトオ
フ法やエッチング法等で一般に一括で形成することがで
きる。基板側にも、同じパターンのメタライズ層を形成
する。

【００３３】図３、図４のような連結した形状のメタラ
イズ層を用いた場合には、レーザダイオード１と基板２
との接触面積が大きくでき、接着強度を強めることがで
きる。しかし、分割されたはんだ層が一部で連結するた
め、はんだの融液が連結部で一方のはんだ層側に濡れ広
がりはんだ層の厚さが片寄ってしまうおそれがあるた
め、連結用メタライズ層１４ｃ、１５ｄ、１５ｃの幅を
十分に狭くする必要がある。

【００３４】なお、上述の実施の形態では、素子側のメ
タライズ層１３ａ、１３ｂと基板側のメタライズ層２３
ａ、２３ｂを同じ形状としたが、どちらか一方のメタラ
イズのみが分割された形状とし、他方のメタライズは分
割せず、一様な層とした場合にも、素子側と基板側のメ
タライズが両方存在する領域でのみ接続されるため、同
等の効果が得られる。上述の実施の形態では、光導波路
とレーザダイオードとを搭載した光モジュールについて
説明したが、基板上にはんだによって固定される光素子
であれば、他の光素子に本発明を適用することができ
る。例えば、レーザダイオードアレイや、受光素子に本
発明を適用することができる。

【００３５】次に、本発明の第２の実施の形態の光モジ
ュールについて、図７、図８を用いて説明する。

【００３６】図７のように、基板５の上面の一部には、
４本の一定間隔で並べられた光ファイバ５１ａが固定ブ
ロック５４により予め搭載されている。本実施の形態の
光モジュールは、図８のように、この基板５の上面に、
はんだ層６３ａ、６３ｂ、６３ｃ、６３ｄによりレーザ
ダイオードアレイ４を固定した構成である。レーザダイ
オードアレイ４は、４つのレーザダイオードを並列に形
成したものであり、４つのレーザ出射口を有する。

【００３７】レーザダイオードアレイ４の４つの出射口
から出射した光が、４本の光ファイバ５１ａにそれぞれ
入射させるために、レーザダイオードアレイ４を図７の
ように位置合わせして固定する必要がある。この手順を
以下説明する。

【００３８】基板５上のレーザダイオードアレイ４を搭
載すべき領域には、レーザダイオードアレイ４の各レー
ザダイオードに対応するよう４つのメタライズ層５３
ａ、５３ｂ、５３ｃ、５３ｄと、位置合わせマーク５５
ａ、５５ｂとを予め形成しておく。また、レーザダイオ
ードアレイ４の底面にも、対応する４つのメタライズ層
４３ａ、４３ｂ、４３ｃ、４３ｄと、位置合わせマーク
４６ａ、４６ｂとを予め形成しておく。メタライズ層５
３ａ等の材質および厚さは、第１の実施の形態と同じも
のを用いることができる。

【００３９】レーザダイオードアレイ４を基板５に搭載
する際には、まず、不図示の赤外線光源から赤外光を照
射し、基板５およびレーザダイオードアレイ４を透過し
た赤外線を赤外線検出器８で検出することにより、位置
合わせマーク５５ａ、５５ｂ、４６ａ、４６ｂを観察す
る。そして、位置合わせマーク５５ａと位置合わせマー
ク４６ａとが一致し、位置合わせマーク５５ｂと位置合
わせマーク４６ｂとが一致するように、レーザダイオー
ドアレイ４を基板５の面内方向で位置合わせ６１する。
これにより、レーザダイオードアレイ４の面内方向の精
密な位置合わせが可能になる。

【００４０】つぎに、この位置でレーザダイオードアレ
イ４を基板５に押しつけ、加圧する。これにより、基板
側のメタライズ層５３ａ、５３ｂ、５３ｃ、５３ｄが、
アレイ４側のメタライズ層４３ａ、４３ｂ、４３ｃ、４
３ｄとそれぞれ密着する。ヒータまたは光ビーム等でメ
タライズ層を加熱溶融すると、メタライズ層５３ａとメ
タライズ層４３ａとが溶け合って、はんだ層６３ａが形
成され、メタライズ層５３ｂとメタライズ層４３ｂとが
溶け合って、はんだ層６３ｂが形成される。同様に、は
んだ層６３ｃ、６３ｄも形成される。このはんだ層６３
ａ、６３ｂ、６３ｃ、６３ｄを冷却することにより、レ
ーザダイオードアレイ４と基板５とが４つのはんだ層６
３ａ、６３ｂ、６３ｃ、６３ｄにより接続される。

【００４１】このとき、本実施の形態では、メタライズ
層５３ａ、５３ｂ、５３ｃ、５３ｄおよびメタライズ層
４３ａ、４３ｂ、４３ｃ、４３ｄを、レーザダイオード
アレイ４の長手方向に並べることにより、各メタライズ
層を各レーザダイオード素子ごとに分割している。これ
により溶融した状態のはんだ層６３ａ、６３ｂ、６３
ｃ、６３ｄが濡れ広がる領域は、それぞれのメタライズ
層が形成されていた狭い領域内に抑制される。したがっ
て、溶融により融液状態のはんだが片寄ったとしても、
メタライズ層が形成されていた領域内での片寄りに抑制
することができる。したがって、はんだ層６３ａ、６３
ｂ、６３ｃ、６３ｄの厚さを均等に保つことができ、レ
ーザダイオードアレイ４が長手方向（ダイオードの並び
方向）に傾いた状態で固定されるのを防止することがで
きる。

【００４２】また、各はんだ層６３ａ、６３ｂ、６３
ｃ、６３ｄの間に空隙が存在するため、はんだ層６３
ａ、６３ｂ、６３ｃ、６３ｄと基板５、ならびに、はん
だ層６３ａ、６３ｂ、６３ｃ、６３ｄとレーザダイオー
ドアレイ４の間の熱膨膨張率に差がありバイメタル効果
が生じる場合であっても、この空隙によりレーザダイオ
ードアレイ４に加わる応力が、長手方向について分断さ
れ、応力を緩和することができる。これにより、レーザ
ダイオードアレイ４が長手方向に反った状態で固定され
ることを防止することができる。

【００４３】さらに、本実施の形態では、はんだバンプ
よりも厚さの一桁小さい数μｍの厚さのはんだ層６３
ａ、６３ｂ、６３ｃ、６３ｄを用いているため、はんだ
層自体の高さ方向の誤差が、はんだバンプを用いた場合
よりも一桁小さい。これに加えて前述のように、はんだ
層の厚さの分布が小さいため、高さ方向の位置合わせ精
度を±１〜２μｍにすることができる。

【００４４】このように、本実施の形態では、数μｍの
薄いはんだ層６３ａ、６３ｂ、６３ｃ、６３ｄを用いる
ことにより、高さ方向の位置合わせ精度を、はんだバン
プや厚いはんだ層のような数十μｍ以上のはんだを用い
た場合よりも一桁小さい±１〜２μｍにすることができ
る。また、位置合わせマーク５５ａ、５５ｂ、４６ａ、
４６ｂを用いて面内方向に光学的に位置合わせすること
により、面内方向についても、±１〜２μｍ以下にする
ことができる。さらに、本実施の形態では、はんだ層６
３ａ、６３ｂ、６３ｃ、６３ｄをレーザダイオードアレ
イの長手方向に分割することにより、溶融時のはんだ
が、この方向に片寄るのを防止することができる。ま
た、バイメタル効果による応力を吸収することができ
る。これにより、はんだ層６３ａ、６３ｂ、６３ｃ、６
３ｄの厚さを均一に保つことができ、また、レーザダイ
オードアレイ４に反りが生じるのを防ぐことができる。
したがって、第２の実施の形態の光モジュールでは、レ
ーザダイオードアレイ４の出射口の配列を基板に平行な
直線に保つことができ、出射された光を高効率で光ファ
イバ５１ａに入射させることができる。

【００４５】なお、図７、図８の構成において、メタラ
イズ層４３ａ、４３ｂ、４３ｃ、４３ｄならびにメタラ
イズ層５３ａ、５３ｂ、５３ｃ、５３ｄは、レーザダイ
オードアレイ４の長手方向に分割されているが、これら
をそれぞれさらに、光軸を横切る方向に分割することも
できる。光軸を横切る方向にさらに分割した場合には、
はんだ層が光軸方向に傾くのを防止することができるた
め、上述の効果に加えて、レーザダイオードアレイ４の
あおり角方向の精度を向上させる効果が得られる。

【００４６】図７、図８の実施の形態では、レーザダイ
オードアレイ４側のメタライズ層と基板５側のメタライ
ズ層の両方を同様の形状としたが、基板５側のメタライ
ズ層は分割せず、一様なメタライズ層としても、アレイ
側と基板側のメタライズ層が両方存在する領域でのみ接
続されるため、同等の効果が得られる。なお、アレイ側
のメタライズ層は必ず分割された形状としたほうが、各
光素子の配列の反りを防止できる効果は高い。

【００４７】図７、図８の実施の形態では、はんだ層６
３ａ、６３ｂ、６３ｃ、６３ｄを、レーザダイオードア
レイ４の長手方向を横切るように分割し、はんだ層６３
ａ、６３ｂ、６３ｃ、６３ｄの間に空隙を設けることに
より応力を分断して、レーザダイオードアレイの反りを
防止したが、この構成以外にもレーザダイオードアレイ
に加わる応力を分断することは可能である。これを、図
９、図１０を用いて説明する。

【００４８】ここでは、図９のように、レーザダイオー
ドアレイ９４として、レーザダイオードとレーザダイオ
ードの間隔が２５０μｍ、厚みが約１００μｍのレーザ
ダイオードを用いる。このとき、９０数μｍのレーザダ
イオードアレイ９４の基板４５の底面の表面に、深さが
数μｍ程度の溝状の凹部４４ａ、４４ｂ、４４ｃをエッ
チング等により形成する。溝状の凹部４４ａ、４４ｂ、
４４ｃは、レーザダイオードアレイ９４の４個のレーザ
ダイオードの間に光軸４２ａに平行に形成する。。この
基板４５の底面上には、メタライズ層４３、例えば、厚
さ１μｍ以下のＡｕ層が均一に蒸着し、各レーザダイオ
ードの共通電極として機能させる。一方、上側の電極層
４７ａ、４７ｂ、４７ｃ、４７ｄは、レーザダイオード
アレイの各レーザダイオードに対応させて配置する。

【００４９】また、レーザダイオードアレイ９４を搭載
する基板５側には、一様なはんだ層層７３を形成してお
く。

【００５０】このようなレーザダイオードアレイ９４
を、基板５に搭載して加熱し、はんだ層７３を溶融させ
ることにより、レーザダイオードアレイ９４のメタライ
ズ層４３がはんだ層７３に拡散して接続することができ
る。このとき、メタライズ層４３と、レーザダイオード
アレイ９４の基板４５とは、熱膨張率が異なるため、レ
ーザダイオードアレイ９４を素子自身の成形時と異なる
温度で接続しようとすると、メタライズ層４３と基板４
５とのバイメタル効果が発生する。しかし、本実施の形
態では、溝状の凹部４４ａ、４４ｂ、４４ｃで、バイメ
タル効果が分断されるため、レーザダイオードアレイ９
４に反りが生じるのを防止することができ、はんだ層７
３の厚さを均一の厚さにすることができる。このため、
レーザダイオードアレイ９４の出射口４１ａの配列を直
線に保つことができ、高効率で光ファイバ等にレーザダ
イオードアレイの光を入射させることができる。

【００５１】上述のように、図７、図８、図９、図１０
に示した実施の形態ではバイメタル効果によってレーザ
ダイオードアレイに加わる応力を低減することにより、
光の結合効率を向上させることができる。また、バイメ
タル効果によりレーザダイオードアレイに加わる応力
や、基板に加わる応力を低減することができるため、光
モジュールの保管中や使用中に、応力が原因となる亀裂
等の欠陥の発生することを防止することができる。した
がって、光モジュールの信頼性を向上させることができ
る。

【００５２】また、上述のすべての実施の形態の光モジ
ュールでは、光モジュールの製造時のレーザダイオード
またはレーザダイオードアレイの取り付け工程におい
て、高い光結合効率で容易に接続することができる。し
たがって、この工程における歩留まりを向上させること
ができ、光モジュールの製造コストの低減をはかること
ができる。

【００５３】

【発明の効果】上述のように本発明によれば、基板上に
光素子を固定する際に、光の入出射方向を、基板の面内
方向、厚さ方向、および、あおり角方向に精度よく位置
決めすることのできる光モジュールの構造および光モジ
ュールの製造方法を提供することができる。

【００５４】また、本発明によれば、基板上にアレイ状
の光素子を固定する際に、光の入出射方向を基板の面内
方向および厚さ方向について、精度よく位置決めするこ
とができるとともに、アレイ光素子の反りを防止するこ
とのできる光モジュールの構造および光モジュールの製
造方法を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施の形態の光モジュールのレ
ーザダイオードを基板に位置合わせする方法を説明する
ための説明図。

【図２】本発明の第１の実施の形態の光モジュールの側
面図。

【図３】第１の実施の形態のレーザダイオードのメタラ
イズ層の別のパターンを示す斜視図。

【図４】第１の実施の形態のレーザダイオードのメタラ
イズ層の別のパターンを示す斜視図。

【図５】第１の実施の形態のレーザダイオードのメタラ
イズ層の別のパターンを示す斜視図。

【図６】第１の実施の形態のレーザダイオードのメタラ
イズ層の別のパターンを示す斜視図。

【図７】本発明の第２の実施の形態の光モジュールのレ
ーザダイオードアレイを基板に位置合わせする方法を説
明するための説明図。

【図８】本発明の第２の実施の形態の光モジュールの側
面図。

【図９】第２の実施の形態において、別の形状のレーザ
ダイオードアレイを用いる場合のレーザダイオードアレ
イの形状を示す斜視図。

【図１０】図９のレーザダイオードアレイを基板上に固
定した状態を示す説明図。

【図１１】従来の光モジュールのレーザダイオードを基
板に位置合わせする方法を示す説明図。

【図１２】図１１の矢印方向から光モジュールを見た側
面図。

【図１３】従来の光モジュールのレーザダイオードアレ
イを基板に位置合わせする方法を示す説明図。

【図１４】図１３を矢印方向から光モジュールを見た側
面図。

【符号の説明】

１… レーザダイオード、２… 導波路付基板、４…
レーザダイオードアレイ、５… 光ファイバ付基板、１
１… レーザ出射口、１２… 光軸、１３、１３ａ、１
３ｂ、１４ａ、１４ｂ、１４ｃ、１５ａ、１５ｂ、１５
ｃ、１５ｄ、１６ａ、１６ｂ、１６ｃ、１６ｄ、１７
ａ、１７ｂ、１７ｃ… メタライズ層、２１… 導波
路、２２… 導波路光軸、２３、２３ａ、２３ｂ、５３
ａ、５３ｂ、５３ｃ、５３ｄ… 基板側メタライズ、３
３、３３ａ、３３ｂ、６３ａ、６３ｂ、６３ｃ、６３ｄ
… はんだ層、４１ａ… レーザ出射口、４２ａ… 光
軸、４３… 素子側メタライズ層、４４ａ、４４ｂ、４
４ｃ… 凹部、４５… アレイの基板、４７ａ、４７
ｂ、４７ｃ、４７ｄ… 電極層、５１ａ… 光ファイ
バ、５４… 光ファイバアレイ固定ブロック、７３…
はんだ層、９４… レーザダイオードアレイ、１０１…
入射端。

Claims (10)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】基板と、前記基板上の予め定めた位置に搭
   載された光素子とを有し、 前記光素子の底面は、金属層によって前記基板上に固着
   され、 前記金属層は、少なくとも一箇所で、前記光素子の光軸
   を横切る方向に分割されていることを特徴とする光モジ
   ュール。
2. 【請求項２】請求項１において、前記金属層は、前記光
   素子の光軸方向に、さらに分割されていることを特徴と
   する光モジュール。
3. 【請求項３】請求項１または２において、前記金属層
   は、前記分割された部分を部分的に連結する連結部を有
   することを特徴とする光モジュール。
4. 【請求項４】請求項１または２または３において、前記
   金属層の膜厚は、１０μｍ以下であることを特徴とする
   光モジュール。
5. 【請求項５】基板と、前記基板上の予め定めた位置に搭
   載された光素子とを有し、 前記光素子は、複数の光の出射口を有し、前記出射口を
   光素子の長手方向に並べて配置したアレイ状の素子であ
   り、 前記光素子は、金属層によって前記基板上に固着され、 前記金属層は、少なくとも一箇所で、前記素子の長手方
   向を横切る方向に分割されていることを特徴とする光モ
   ジュール。
6. 【請求項６】請求項５において、前記金属層は、前記光
   素子の光軸を横切る方向にさらに分割されていることを
   特徴とする光モジュール。
7. 【請求項７】請求項５または６において、前記金属層の
   厚さは、１０μｍ以下であることを特徴とする光モジュ
   ール。
8. 【請求項８】基板と、前記基板上の予め定めた位置に搭
   載された光素子とを有し、 前記光素子は、複数の光の出射口を有し、前記出射口を
   光素子の長手方向に並べて配置したアレイ状の素子であ
   り、 前記光素子の底面には、素子の長手方向を横切る方向
   に、１以上の溝が形成され、 前記光素子の底面は、金属層によって前記基板上に固定
   されていることを特徴とする光モジュール。
9. 【請求項９】基板上に光素子を搭載した光モジュールの
   製造方法において、 前記光素子の光軸を横切る方向に分割した形状を有する
   金属層を、前記光素子の底面および前記基板の上面のう
   ちの少なくとも一方に形成し、 前記基板上に前記光素子を搭載し、 前記金属層を加熱して溶融した後、冷却することによ
   り、前記基板上に前記光素子を前記金属層によって固着
   することを特徴とする光モジュールの製造方法。
10. 【請求項１０】基板上にアレイ状の光素子を搭載した光
    モジュールの製造方法において、 前記光素子の長手方向を横切る方向に分割した形状の金
    属層を、前記光素子の底面および前記基板の上面のうち
    の少なくとも一方に形成し、 前記基板上に前記光素子を搭載し、 前記金属層を加熱して溶融した後、冷却することによ
    り、前記基板上に前記光素子を前記金属層によって固着
    することを特徴とする光モジュールの製造方法。