JPH10268166A - Optical module - Google Patents

Optical module

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Publication number
JPH10268166A
JPH10268166A JP9075957A JP7595797A JPH10268166A JP H10268166 A JPH10268166 A JP H10268166A JP 9075957 A JP9075957 A JP 9075957A JP 7595797 A JP7595797 A JP 7595797A JP H10268166 A JPH10268166 A JP H10268166A
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JP
Japan
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groove
optical fiber
substrate
optical
lid
Prior art date
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Pending
Application number
JP9075957A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Takahiro Matsubara
孝宏 松原
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Kyocera Corp
Original Assignee
Kyocera Corp
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Filing date
Publication date
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Publication of JPH10268166A publication Critical patent/JPH10268166A/en
Pending legal-status Critical Current

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To restrain and prevent the occurrence of the dislocation of an optical fiber, and improve the positional accuracy thereof for an optical element. SOLUTION: This module is formed out of a substrate 2 having an optical element 5 laid thereon as well as a groove for laying an optical fiber 1 optically coupled to the optical element 5, and an optical fiber pressing lid body 3 mounted on the substrate 2. In addition, the lid body 3 has through-holes 4 reaching the optical fiber 1 across an optical fiber abutting surface and the opposite surface thereof, and is mounted on the substrate 2. A jointing material is fed from the through-holes 4 for fixing the optical fiber 1.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、光ファイバ通信に
おける光送受信部としての光モジュールに関するもので
ある。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an optical module as an optical transceiver in optical fiber communication.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来の光モジュールを図5に示す(19
95年電子情報通信学会総合大会 C−184参照)。
同図の(a)は光モジュールM1 の平面図で、(b)は
側面図である。同図に示すように、シリコン等からなる
基板2には光ファイバ1設置用のV溝等の溝7が設けら
れ、基板2の光ファイバ1が設置された側の面に、ガラ
ス,シリコン等からなりかつ光ファイバ1押圧用のV溝
等の溝9が設けられた蓋体3を被せ、光ファイバ1を接
着剤により前記2つの溝7,9に設置固定していた。そ
して、光ファイバ1の一端は、基板2上の光素子搭載部
2aに搭載された光素子5に光学的に結合しており、前
記光素子5は、LED,LD(Laser Diode :半導体レ
ーザ素子)等の発光素子及びPD(Photo Diode :フォ
トダイオード),APD(Avalanche Photo Diode :ア
バランシュフォトダイオード)等の光電変換受光素子な
どの受発光素子からなる。光素子5の駆動又は出力の取
り出しは、電極6を通じて行う。
2. Description of the Related Art A conventional optical module is shown in FIG.
1995 IEICE General Conference C-184).
In FIG. (A) is a plan view of the optical module M 1, (b) is a side view. As shown in the figure, a groove 7 such as a V-groove for installing an optical fiber 1 is provided on a substrate 2 made of silicon or the like, and glass, silicon or the like is provided on the surface of the substrate 2 on which the optical fiber 1 is installed. And a cover 3 provided with a groove 9 such as a V-shaped groove for pressing the optical fiber 1 and the optical fiber 1 is fixed to the two grooves 7 and 9 with an adhesive. One end of the optical fiber 1 is optically coupled to an optical element 5 mounted on an optical element mounting portion 2a on the substrate 2, and the optical element 5 is an LED or an LD (Laser Diode: semiconductor laser element). ) And a light receiving / emitting element such as a photoelectric conversion light receiving element such as a PD (Photo Diode: photodiode) and an APD (Avalanche Photo Diode: Avalanche photodiode). The drive of the optical element 5 or the extraction of the output is performed through the electrode 6.

【0003】また、図8の(a)〜(d)は、従来の光
ファイバ1の設置−固定方法を説明するためのもので、
図5(a)のB−B線の断面における工程図である。
(a)は基板2の一主面に形成された第1のV溝7aに
光ファイバ1を設置する工程、(b)は光ファイバ1を
覆うように接着剤や箔状のハンダ等から成る接合材8を
供給する工程、(c)は第1のV溝7aに対応する第2
のV溝9aが設けられた蓋体(押さえ板)3を光ファイ
バ1の上方から被せる工程、(d)は蓋体3を押さえ用
の治具等により基板2の上方から押さえ付ける工程であ
る。このとき、(d)で接合材8を硬化させるが、接合
材8が接着剤の場合加熱して硬化させるか、あるいは接
合材8がハンダの場合一旦ハンダを加熱溶融させて硬化
させる。また、(d)で蓋体3を押さえ付けることによ
り、接合材8が、第1のV溝7a,第2のV溝9a及び
基板2と蓋体3との隙間に入り込み、接着性を高めよう
としている。
FIGS. 8A to 8D are diagrams for explaining a conventional method of installing and fixing the optical fiber 1.
It is process drawing in the cross section of the BB line of FIG.5 (a).
(A) is a step of installing the optical fiber 1 in a first V-groove 7a formed on one main surface of the substrate 2, and (b) is made of an adhesive or a foil-like solder so as to cover the optical fiber 1. A step of supplying the bonding material 8; (c) is a second step corresponding to the first V groove 7a;
(D) is a step of covering the lid 3 (pressing plate) provided with the V groove 9a from above the optical fiber 1, and (d) pressing the lid 3 from above the substrate 2 using a pressing jig or the like. . At this time, the bonding material 8 is cured in (d). When the bonding material 8 is an adhesive, it is cured by heating, or when the bonding material 8 is solder, the solder is once heated and melted to be cured. Further, by pressing the lid 3 in (d), the bonding material 8 enters the first V-groove 7a, the second V-groove 9a and the gap between the substrate 2 and the lid 3, thereby improving the adhesiveness. I am trying to do.

【0004】尚、図6には、光ファイバ1を4本併置で
きるようにしたものの平面図を示し、光ファイバ1に対
応して光素子5を4個設けている。
[0006] FIG. 6 is a plan view showing a configuration in which four optical fibers 1 can be juxtaposed, and four optical elements 5 are provided corresponding to the optical fibers 1.

【0005】更に、他の従来例として、実装基板の表面
に光ファイバアレイを設置するための整列溝(複数のV
溝)を形成し、その整列溝に部分的に他より深い箇所を
設け、その部分で光ファイバアレイをハンダで固定し、
他の部分で直接光ファイバアレイを支持するタイプの光
アレイモジュールが公知である(1994年電子情報通
信学会春季大会 C−355参照)。
Further, as another conventional example, alignment grooves (a plurality of V-shaped grooves) for installing an optical fiber array on the surface of a mounting board are disclosed.
Groove), a part of the alignment groove is provided with a deeper part than the others, and the optical fiber array is fixed at that part with solder,
An optical array module of a type that directly supports an optical fiber array at another portion is known (see C-355 Spring Meeting of the Institute of Electronics, Information and Communication Engineers, 1994).

【0006】[0006]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、図8の
従来の設置−固定方法では、光ファイバ1は基板2に対
しては第1のV溝7aに沿って高精度に設置できるもの
の、蓋体3については第2のV構9と光ファイバ1の間
隙に接合材8が介在し易く、光ファイバ1が蓋体3の第
2のV溝9aに直接支持され難い。その結果、接合材8
の加熱硬化時の変形及び流動によって、光ファイバ1の
位置精度が低くなったり、あるいは光モジュール組立後
の周囲の温度変動により接合材8が膨張収縮して、光フ
ァイバ1の位置ずれが生じるという問題点があった。
However, in the conventional installation-fixing method shown in FIG. 8, the optical fiber 1 can be installed on the substrate 2 along the first V-groove 7a with high accuracy. For 3, the bonding material 8 easily intervenes in the gap between the second V structure 9 and the optical fiber 1, and the optical fiber 1 is hard to be directly supported by the second V groove 9 a of the lid 3. As a result, the bonding material 8
Of the optical fiber 1 due to deformation and flow at the time of heat curing, or the bonding material 8 expands and contracts due to ambient temperature fluctuation after assembling the optical module, and the optical fiber 1 is displaced. There was a problem.

【0007】また、上記他の従来例のように、整列溝の
一部分をより深い溝として、そこでのみ接合を行い、整
列溝のその他の部分で光ファイバを直接支持する場合、
光ファイバの位置精度は向上するが、整列溝毎に大小二
つの溝を形成する必要があった。そのため、実装基板あ
るいは押さえ板の製作に手間がかかり、製造工程の煩雑
化、製造コストの高コスト化という問題点がある。
Further, as in the above-mentioned other conventional example, when a part of the alignment groove is formed as a deeper groove and bonding is performed only there, and the optical fiber is directly supported by the other part of the alignment groove,
Although the positional accuracy of the optical fiber is improved, it is necessary to form two large and small grooves for each alignment groove. Therefore, it takes time and effort to manufacture the mounting board or the holding plate, and there is a problem that the manufacturing process is complicated and the manufacturing cost is increased.

【0008】更に、図8のように、蓋体3で光ファイバ
1を保持する前に接合材8を供給する方法では、接合材
8の加熱硬化時に光ファイバ1、基板2、蓋体3等の実
装される部品全てを加熱装置に入れる必要がある。その
場合、光ファイバ1、基板2、そして光ファイバ1の光
軸上に実装され一般的に半導体素子から成る光素子5に
対して、引張応力、圧縮応力、組成変動、ヒートショッ
ク等の熱的ストレスを与えてしまう。このことは基板2
に対しては反りを発生させる原因となり、光素子5に対
しては信頼性を低下させる要因となる。
Further, as shown in FIG. 8, in the method of supplying the bonding material 8 before holding the optical fiber 1 with the lid 3, the optical fiber 1, the substrate 2, the lid 3 and the like are formed when the bonding material 8 is cured by heating. It is necessary to put all components to be mounted in the heating device. In this case, thermal stress such as tensile stress, compressive stress, composition fluctuation, heat shock, etc. is applied to the optical element 1, the substrate 2, and the optical element 5 which is mounted on the optical axis of the optical fiber 1 and is generally composed of a semiconductor element. Gives stress. This means that substrate 2
Causes a warp, and causes a decrease in reliability of the optical element 5.

【0009】従って、本発明は上記事情に鑑みて完成さ
れたものであり、その目的は低コストに製造可能で光フ
ァイバの位置精度が向上した光モジュールとすることに
ある。
Accordingly, the present invention has been completed in view of the above circumstances, and an object of the present invention is to provide an optical module which can be manufactured at low cost and has improved positional accuracy of an optical fiber.

【0010】[0010]

【課題を解決するための手段】本発明の光モジュール
は、基板に搭載した光素子と、該光素子に光学的に結合
すべき光ファイバ設置用の溝とを有する基板と、該基板
に載置される光ファイバ押圧用の蓋体とから成り、前記
基板及び/又は蓋体に、光ファイバ当接面とその反対面
との間に貫通する貫通孔を設けたことを特徴とし、前記
貫通孔から接合材を供給し光ファイバを固定する。
An optical module according to the present invention comprises a substrate having an optical element mounted on a substrate, a groove for installing an optical fiber to be optically coupled to the optical element, and a substrate mounted on the substrate. A lid for pressing the optical fiber to be placed, wherein the substrate and / or the lid are provided with a through-hole penetrating between the optical fiber abutting surface and the opposite surface. A bonding material is supplied from the hole to fix the optical fiber.

【0011】また、本発明の光モジュールは、基板に搭
載した光素子と、該光素子に光学的に結合すべき光ファ
イバ設置用の溝とを有する基板と、該基板に載置される
光ファイバ押圧用の蓋体とから成り、前記光ファイバ設
置用の溝を横切る溝を、基板上の一辺からその対辺にわ
たって設けたことを特徴とし、前記光ファイバ設置用の
溝を横切る溝を通じて接合材を供給し光ファイバを固定
する。
An optical module according to the present invention has a substrate having an optical element mounted on a substrate, a groove for installing an optical fiber to be optically coupled to the optical element, and an optical module mounted on the substrate. A cover for pressing the fiber, wherein a groove crossing the groove for setting the optical fiber is provided from one side to the opposite side on the substrate, and a bonding material is inserted through the groove crossing the groove for setting the optical fiber. To fix the optical fiber.

【0012】[0012]

【発明の実施の形態】以下に本発明の実施形態を図1〜
図4,図7を用いて説明する。図1は本発明の光モジュ
ールMの基本構成を示し、(a)は光モジュールMの平
面図、(b)は蓋体3に光ファイバ押圧用のV溝がある
場合の光モジュールMの側面図及び(a)の波線部にお
ける一部破断面図、(c)は蓋体3に光ファイバ押圧用
の溝がない場合の光モジュールMの側面図である。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Embodiments of the present invention will be described below with reference to FIGS.
This will be described with reference to FIGS. 1A and 1B show a basic configuration of an optical module M according to the present invention. FIG. 1A is a plan view of the optical module M, and FIG. 1B is a side view of the optical module M when the lid 3 has a V-groove for pressing an optical fiber. FIG. 3A is a partially broken cross-sectional view taken along a wavy line in FIG. 4A, and FIG. 4C is a side view of the optical module M when the lid 3 has no groove for pressing an optical fiber.

【0013】同図において、1は光ファイバ、2はシリ
コン等からなる基板、3はガラス,シリコン等からなる
蓋体、4は蓋体3の光ファイバ当接面とその背面(反対
面)、すなわち蓋体3の下面と上面との間を貫通し、第
2のV溝9a及び光ファイバ1に達する貫通孔、5はL
ED,LD等の発光素子及びPD,APD等の光電変換
受光素子などの半導体受発光素子からなる光素子、2a
は光素子搭載部、6は光素子5に駆動電力を供給したり
光素子5からの出力を得るための電極、7aは基板2に
設けられた第1のV溝、9aは蓋体3に設けられた第2
のV溝である。尚、図1において、図5と同じ箇所には
同一の符号を付している。
In FIG. 1, 1 is an optical fiber, 2 is a substrate made of silicon or the like, 3 is a cover made of glass, silicon or the like, 4 is an optical fiber contact surface of the cover 3 and its back surface (opposite surface), That is, a through hole penetrating between the lower surface and the upper surface of the lid 3 and reaching the second V-groove 9a and the optical fiber 1 is denoted by L
An optical element including a semiconductor light receiving / emitting element such as a light emitting element such as an ED and an LD and a photoelectric conversion light receiving element such as a PD and an APD.
Is an optical element mounting portion, 6 is an electrode for supplying drive power to the optical element 5 or obtaining an output from the optical element 5, 7a is a first V-groove provided in the substrate 2, 9a is a lid 3 The second provided
V-groove. In FIG. 1, the same parts as those in FIG. 5 are denoted by the same reference numerals.

【0014】図2は他の実施形態を示し、(a)は光フ
ァイバ1を4本併置し光ファイバ1全部をカバーする2
つの貫通孔4a,4aを設けた光モジュールMの平面
図、(b)は光ファイバ1を4本併置し光ファイバ1を
2本づつカバーする2つの貫通孔4b,4bを設けた光
モジュールMの平面図である。(a)において、貫通孔
4a,4aは光ファイバ1の固定を確実にするために2
つ設けているが、1つでも構わない。また、3つ以上設
けてもよい。(b)において、貫通孔4b,4bは略1
80°回転対称の位置、所謂斜交いの位置に設けてい
る。
FIG. 2 shows another embodiment, in which (a) shows four optical fibers 1 juxtaposed to cover the entire optical fiber 1.
FIG. 2B is a plan view of an optical module M having two through holes 4a, 4a, and FIG. 2B is an optical module M having two through holes 4b, 4b in which four optical fibers 1 are juxtaposed and two optical fibers 1 are covered. FIG. In (a), the through holes 4a, 4a are
Although one is provided, one may be provided. Also, three or more may be provided. In (b), the through holes 4b, 4b are substantially 1
It is provided at a position of 80 ° rotational symmetry, a so-called oblique position.

【0015】図3は更に他の実施形態を示し、(a)は
光ファイバ1を4本併置するタイプで、4本の光ファイ
バ1全部を横切るように全光ファイバ1にわたるV溝1
0を基板2に2本設けたものの平面図(蓋体3は図示せ
ず)、(b)は(a)の基板2上にすり鉢状の貫通孔4
c,4cを設けた蓋体3を搭載した状態の平面図、
(c)は(b)の光モジュールの側面図である。同図に
おいて、貫通孔4c,4cはV溝10上に対応する位置
に設けられており、この貫通孔4c,4cを通じて接合
材が供給され、接合材はV溝10内を伝って全光ファイ
バ1を接着させ得る。
FIG. 3 shows still another embodiment, in which (a) shows a type in which four optical fibers 1 are juxtaposed, and a V-groove 1 extending across all the optical fibers 1 so as to cross all the four optical fibers 1.
0 is provided on the substrate 2 (the lid 3 is not shown), and (b) is a mortar-shaped through hole 4 on the substrate 2 of (a).
c, a plan view of a state where the lid 3 provided with 4c is mounted,
(C) is a side view of the optical module of (b). In the figure, through holes 4c, 4c are provided at positions corresponding to the V-groove 10, and a bonding material is supplied through the through-holes 4c, 4c, and the bonding material travels through the V-groove 10 to transmit all the optical fibers. 1 can be glued.

【0016】図3の実施形態のものは、図2のタイプと
比較して貫通孔4c,4cの大きさを小さくでき、かつ
強度の低下が小さい円形の孔であることから、蓋体3の
強度を保持できるという作用効果を有する。このような
貫通孔4c,4cは、ドリル等による孔あけ加工又はエ
ッチングにより容易に形成可能であり、また、貫通孔4
c,4cの断面形状は円筒状であってもよく、平面形状
は楕円状,長円状でもよい。更に、V溝10は断面がU
型、凹型、逆台形状等の溝であっても構わない。
In the embodiment shown in FIG. 3, the size of the through holes 4c, 4c can be made smaller than that of the type shown in FIG. It has the effect of maintaining strength. Such through holes 4c, 4c can be easily formed by drilling or etching with a drill or the like.
The cross-sectional shapes of c and 4c may be cylindrical, and the planar shape may be elliptical or elliptical. Further, the V groove 10 has a U-shaped section.
The groove may be a mold, a concave shape, an inverted trapezoidal shape, or the like.

【0017】図7は、本発明の光モジュールMの製造工
程を説明するためのもので、図1(a)のA−A線の断
面における工程図である。同図の(a)は基板2上に形
成された溝としての第1のV溝7aに光ファイバ1を設
置する工程、(b)は第1のV溝7aに対応するよう形
成された第2のV溝9aと貫通孔4とを設けた蓋体3を
基板2上に被せ、第1のV溝7aと第2のV溝9a間に
光ファイバ1を設置して治具等で光ファイバ1を押圧す
る工程、(c)は蓋体3を押圧したままエポキシ系樹脂
接着剤等の接着剤,ハンダ等から成る接合材8を貫通孔
4より供給する工程、(d)は接合材8を加熱して硬化
させる工程である。
FIG. 7 is a view for explaining the manufacturing process of the optical module M according to the present invention, and is a process drawing in a section taken along the line AA in FIG. FIG. 2A shows a process of installing the optical fiber 1 in a first V-groove 7a as a groove formed on the substrate 2, and FIG. 2B shows a process in which a first V-groove 7a is formed so as to correspond to the first V-groove 7a. The cover 3 provided with the second V-groove 9a and the through-hole 4 is covered on the substrate 2, the optical fiber 1 is set between the first V-groove 7a and the second V-groove 9a, and the A step of pressing the fiber 1, a step (c) of supplying a bonding material 8 made of an adhesive such as an epoxy resin adhesive, solder, or the like from the through hole 4 while pressing the lid 3, and a step (d) of bonding material 8 is a step of curing by heating.

【0018】このような構成により、光ファイバ1を基
板2側の第1のV溝7aと蓋体3側の第2のV溝9aに
密着させて押さえ付け、高精度に保持させたままの状態
で、貫通孔4より接合材8を供給して硬化させることが
可能となる。すなわち、光ファイバ1と第1のV溝7a
との接触部及び光ファイバ1と第2のV溝9aとの接触
部に接合材8が介在しない状態下で位置合わせをして光
ファイバ1を固定できる。従って、接合材8の加熱硬化
時の流動等による光ファイバ1の位置ずれが生じず、高
精度の設置ができる。
With such a configuration, the optical fiber 1 is pressed against the first V-groove 7a on the substrate 2 side and the second V-groove 9a on the cover body 3 in close contact with each other, and is held with high precision. In this state, the bonding material 8 can be supplied from the through holes 4 and cured. That is, the optical fiber 1 and the first V groove 7a
The optical fiber 1 can be fixed by positioning the optical fiber 1 in a state where the bonding material 8 does not intervene in the contact portion with the optical fiber 1 and the contact portion between the optical fiber 1 and the second V groove 9a. Therefore, there is no displacement of the optical fiber 1 due to the flow or the like during the heating and curing of the bonding material 8, and high-precision installation can be performed.

【0019】尚、光ファイバ1の外径精度やV溝の加工
精度からして、光ファイバ1とV溝との間には0.1〜
数μmのオーダーで隙間が生じており、図7の(d)及
び図8の(d)のように、その隙間から接合材8が入り
込み光ファイバ1の周囲に接合材8を充填し得る。例え
ば、エポキシ系樹脂接着剤の中には加熱によって水と同
程度の粘度になるものがあり、容易に前記のような隙間
に入り込む。また、光ファイバ1の固定用として一般的
に使用されるエポキシ系樹脂接着剤(例えば、エポキシ
テクノロジー社製「EPOTEK353ND」等)であ
っても、1μm程度以下の隙間に入り込むことは可能で
ある。更には、接合材8の侵入を促すために、図7の
(d)において、接合材8が加熱されて粘度が低下した
際に、一旦蓋体3を上方にわずかに持ち上げてもよい。
In view of the accuracy of the outer diameter of the optical fiber 1 and the processing accuracy of the V-groove, the distance between the optical fiber 1 and the V-groove is 0.1 to 0.1.
A gap is formed on the order of several μm, and as shown in FIG. 7D and FIG. 8D, the bonding material 8 can enter from the gap and fill the periphery of the optical fiber 1 with the bonding material 8. For example, some epoxy-based resin adhesives have a viscosity similar to that of water when heated, and easily enter the gap as described above. Further, even with an epoxy resin adhesive generally used for fixing the optical fiber 1 (for example, “EPOTEK353ND” manufactured by Epoxy Technology Inc.), it is possible to enter a gap of about 1 μm or less. Furthermore, in order to promote the penetration of the joining material 8, when the joining material 8 is heated and the viscosity decreases in FIG. 7D, the lid 3 may be temporarily lifted slightly upward.

【0020】また、接合材8がハンダの場合、箔状のハ
ンダを貫通孔4から供給して加熱したり、ハンダごてに
よって加熱溶融したハンダを貫通孔4から供給すること
ができるが、この場合ハンダの部分だけが局所的に加熱
され、基板2全体を加熱することによる光素子等への熱
的ストレスの影響を抑制、防止することができる。もち
ろん、接合材8としてアクリル系紫外線硬化型樹脂接着
剤等の非加熱タイプのものを使用してもよい。
When the joining material 8 is solder, a foil-shaped solder can be supplied from the through-hole 4 and heated, or solder melted by a soldering iron can be supplied from the through-hole 4. In this case, only the solder portion is locally heated, so that the influence of thermal stress on the optical element and the like caused by heating the entire substrate 2 can be suppressed or prevented. Of course, a non-heating type material such as an acrylic ultraviolet curing resin adhesive may be used as the bonding material 8.

【0021】本発明において、前記蓋体3には必ずしも
第2のV溝9aを設ける必要はないが、第1のV溝7a
とともに設けた方が光ファイバを支持する箇所が増え安
定度が良く、また光軸を基板2面かそれより高い位置に
設定できるので、図1(c)のように光素子搭載部2a
を他よりも低く形成する必要もなく、光素子5との結合
に有利である。また、第1のV溝7a及び第2のV溝9
aは、V溝に限らずU型の溝、凹型の溝、逆台形状の溝
等であってもよい。
In the present invention, the lid 3 does not necessarily need to be provided with the second V-groove 9a, but the first V-groove 7a
When the optical element mounting portion 2a is provided together with the optical element mounting portion 2a as shown in FIG.
Does not need to be formed lower than others, which is advantageous for coupling with the optical element 5. In addition, the first V groove 7a and the second V groove 9
a is not limited to the V-groove, but may be a U-shaped groove, a concave groove, an inverted trapezoidal groove, or the like.

【0022】更に、図4はもう一つの発明を示し、光フ
ァイバ1設置用の溝7を横切る溝11を、基板2上の一
辺から対辺にわたって設けたものである。同図におい
て、(a)は基板2上に光ファイバ1を4本併置した状
態の平面図、(b)は蓋体3を搭載した光モジュールの
平面図、(c)は(b)の側面図である。尚、同図で図
5と同じ箇所には同一の符号を付している。本発明にお
いては、光ファイバ1を固定する接合材は溝11を通じ
て供給される。すなわち、(b)の状態で溝11の端部
から供給された接合材は、毛細管現象若しくは基板2を
傾けることによる重力によって溝11を伝わり、光ファ
イバ1を固定する。
FIG. 4 shows another embodiment, in which a groove 11 crossing the groove 7 for setting the optical fiber 1 is provided from one side to the opposite side on the substrate 2. 2A is a plan view showing four optical fibers 1 arranged side by side on a substrate 2, FIG. 2B is a plan view of an optical module having a cover 3, and FIG. 2C is a side view of FIG. FIG. Note that the same reference numerals as in FIG. 5 denote the same parts in FIG. In the present invention, a bonding material for fixing the optical fiber 1 is supplied through the groove 11. That is, the bonding material supplied from the end of the groove 11 in the state of (b) is transmitted through the groove 11 by capillary action or gravity caused by tilting the substrate 2 to fix the optical fiber 1.

【0023】図4の発明において、溝11はV溝として
いるが、U型溝,凹型溝,逆台形状の溝等としてもよ
い。また、蓋体3側にも光ファイバ1設置用の溝を設け
てよく、更には図2,図3のように、蓋体3及び/又は
基板2に光ファイバ1に達する貫通孔を設け、該貫通孔
からも接合材を供給するように構成しても構わない。
In the invention shown in FIG. 4, the groove 11 is a V groove, but may be a U-shaped groove, a concave groove, an inverted trapezoidal groove, or the like. Further, a groove for installing the optical fiber 1 may be provided on the lid 3 side, and further, as shown in FIGS. 2 and 3, a through hole reaching the optical fiber 1 is provided in the lid 3 and / or the substrate 2, You may comprise so that a joining material may be supplied also from this through-hole.

【0024】本発明の前記基板2及び蓋体3はSi単結
晶(シリコン),ガラス,セラミクス,水晶,GaAs
単結晶,金属(Al,Cu等),樹脂等から成り、基板
2の第1のV溝7a,V溝10,溝11,蓋体3の第2
のV溝9a,貫通孔4,4a,4bは、以下の異方性ウ
ェットエッチングにより容易に形成することができる。
また、基板2に貫通孔を設ける場合も同様である。この
とき、基板2及び蓋体3を構成する材料は、シリコン等
の結晶方位によってエッチレートが大きく変化する材料
が好適である。
The substrate 2 and the lid 3 of the present invention are made of Si single crystal (silicon), glass, ceramics, quartz, GaAs.
The first V-groove 7 a, the V-groove 10, the groove 11 of the substrate 2, and the second V-groove of the lid 3
V groove 9a and through holes 4, 4a, 4b can be easily formed by the following anisotropic wet etching.
The same applies to the case where a through hole is provided in the substrate 2. At this time, the material forming the substrate 2 and the lid 3 is preferably a material such as silicon whose etch rate greatly changes depending on the crystal orientation.

【0025】基板2及び蓋体3の材料をシリコンとし、
シリコンのアルカリ性エッチャントによるエッチレート
が結晶方位に大きく依存することを利用した異方性ウェ
ットエッチングにより、幅、深さを精密に制御してV溝
や逆台形状の溝を基板表面に形成できる。前記アルカリ
性エッチャントとしては、KOH,NaOH,EPW
(エチレンジアミン+ピロカテコール+水),ヒドラジ
ン,TMAH(水酸化テトラメチルアンモニウム)等が
好ましい。これらのアルカリ性エッチャントは、シリコ
ンの(100)面又は(110)面のエッチレートが
(111)面のエッチレートに対して数10〜数100
倍であり、エッチレートの小さい(111)面が溝の側
面となるように基板2及び蓋体3の結晶面を選択するこ
とにより、酸化シリコン等のマスク下部へのアンダーカ
ットの少ない微細加工が可能となる。特に、KOHはそ
のエッチレート比が数100倍と大きく、微細加工に最
適である。
The material of the substrate 2 and the lid 3 is silicon,
V-grooves and inverted trapezoidal grooves can be formed on the substrate surface by precisely controlling the width and depth by anisotropic wet etching utilizing the fact that the etch rate of an alkaline etchant of silicon greatly depends on the crystal orientation. As the alkaline etchant, KOH, NaOH, EPW
(Ethylenediamine + pyrocatechol + water), hydrazine, TMAH (tetramethylammonium hydroxide) and the like are preferable. These alkaline etchants are such that the etch rate of the (100) or (110) plane of silicon is several tens to several hundreds of the etch rate of the (111) plane.
By selecting the crystal planes of the substrate 2 and the lid 3 so that the (111) plane, which is twice as large and has a small etch rate, becomes the side surface of the groove, fine processing with less undercut on the lower portion of the mask such as silicon oxide can be performed. It becomes possible. In particular, KOH has a large etch rate ratio of several hundred times, and is most suitable for fine processing.

【0026】エッチングすべき基板2及び蓋体3の表面
を(100)面とし、〈011〉方向に平行又は垂直な
直線で構成されたマスク開口部に上記異方性ウェットエ
ッチングによってV溝等が形成され、そのV溝等の側面
は基板2及び蓋体3の表面に対して54.74°傾いた
(111)面となる。従って、マスクパターンが正確に
V溝等の側面に反映されることから、この側面で光ファ
イバ等の光デバイスを保持すればマスクと同程度の位置
精度が得られ、パッシブアライメント用基板として好適
である。また、基板2及び蓋体3の表面に形成されるV
溝等の深さ、V溝か逆台形状の溝かの違いは、エッチン
グ時間によって制御される。
The surfaces of the substrate 2 and the lid 3 to be etched are (100) planes, and V-grooves and the like are formed in the mask openings formed by straight lines parallel or perpendicular to the <011> direction by the above-described anisotropic wet etching. The side surfaces such as the V-grooves are (111) surfaces inclined by 54.74 ° with respect to the surfaces of the substrate 2 and the lid 3. Therefore, since the mask pattern is accurately reflected on the side surface such as the V-groove, if an optical device such as an optical fiber is held on this side surface, the same positional accuracy as that of the mask can be obtained, which is suitable as a substrate for passive alignment. is there. Also, V formed on the surfaces of the substrate 2 and the lid 3
The depth of the groove or the like and the difference between the V groove and the inverted trapezoidal groove are controlled by the etching time.

【0027】このような異方性ウェットエッチングによ
って形成されたV溝等は、±0.5μm以下の位置合わ
せ精度で容易に形成できる。
V-grooves and the like formed by such anisotropic wet etching can be easily formed with an alignment accuracy of ± 0.5 μm or less.

【0028】また、前記第1のV溝7a,第2のV溝9
a,V溝10,溝11,貫通孔4,4a,4b,4cの
形成は、一般的なエッチング法、ドリルやダイシングに
よる切削加工法、レーザ加工法、射出成型法、鍛造法、
打ち抜き法等によるものであっても構わない。
The first V groove 7a and the second V groove 9
The formation of the a, V-groove 10, the groove 11, the through holes 4, 4a, 4b, 4c is performed by a general etching method, a cutting method by drilling or dicing, a laser processing method, an injection molding method, a forging method,
A punching method or the like may be used.

【0029】尚、上記パッシブアライメントとは、光素
子からの光を試験的に光ファイバに通したり、外部から
の光を試験的に光ファイバを通して光素子で受光させ、
光出力をモニターして光素子と光ファイバの結合状態を
調整するのではなく、予め光素子と光ファイバの実装部
を高精度に設計しておき、黙視、パターン認識あるいは
赤外線画像認識等により実装するだけで所望の結合状態
が得られるようにするアライメント方法である。
Incidentally, the passive alignment means that light from an optical element is passed through an optical fiber on a trial basis, or light from the outside is received by an optical element on a trial basis through an optical fiber.
Rather than monitoring the light output and adjusting the coupling between the optical element and the optical fiber, the mounting part of the optical element and the optical fiber is designed with high precision in advance and mounted by silent gaze, pattern recognition, infrared image recognition, etc. This is an alignment method that allows a desired coupling state to be obtained just by performing the above operation.

【0030】また、本発明において、光ファイバを2本
以上平行又は非平行に設けた光モジュールとすることも
でき、その場合光ファイバに対応する溝を複数設ければ
よい。
In the present invention, an optical module may be provided in which two or more optical fibers are provided in parallel or non-parallel. In this case, a plurality of grooves corresponding to the optical fibers may be provided.

【0031】かくして、本発明は、溝内に設置した光フ
ァイバの位置ずれがなく、また接合材の加熱のために光
素子等に熱的ストレスが発生するのを抑制、防止できる
という作用効果を有する。
Thus, the present invention has the effect of preventing the optical fiber installed in the groove from being displaced and suppressing or preventing the occurrence of thermal stress in the optical element or the like due to the heating of the bonding material. Have.

【0032】なお、本発明は上記の実施形態に限定され
るものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内で種
々の変更は何等差し支えない。
The present invention is not limited to the above embodiment, and various changes may be made without departing from the scope of the present invention.

【0033】[0033]

【発明の効果】本発明は、基板の溝に光ファイバを設置
して基板上に蓋体を被せ、蓋体及び/又は基板の貫通孔
から接合材を供給して光ファイバを固定するか、又は、
光ファイバ設置用の溝を横切る溝を基板上の一辺からそ
の対辺にわたって設け、前記光ファイバ設置用の溝を横
切る溝を通じて接合材を供給し光ファイバを固定したこ
とにより、基板の溝と蓋体により溝に設置された光ファ
イバを押圧し保持した状態で、接合材による固定が可能
となり、その結果、光ファイバと溝との接触部及び光フ
ァイバと蓋体との接触部に接合材が介在せず、光ファイ
バの位置ずれを抑制、防止することができ、光素子に対
する光ファイバの位置精度が向上する。また、光ファイ
バを直接溝で密着支持することができ、接合材の膨張収
縮による光ファイバの位置ずれを抑制して、光素子に対
する光ファイバの光学的結合を安定化させる。
According to the present invention, an optical fiber is provided in a groove of a substrate, a cover is put on the substrate, and a bonding material is supplied from a through hole of the cover and / or the substrate to fix the optical fiber. Or
A groove crossing the groove for setting the optical fiber is provided from one side to the opposite side on the substrate, and a bonding material is supplied through the groove crossing the groove for setting the optical fiber to fix the optical fiber. With the optical fiber installed in the groove pressed and held, the fixing by the bonding material is possible, and as a result, the bonding material is interposed in the contact part between the optical fiber and the groove and the contact part between the optical fiber and the lid. Without this, the displacement of the optical fiber can be suppressed and prevented, and the positional accuracy of the optical fiber with respect to the optical element is improved. In addition, the optical fiber can be directly supported in close contact with the groove, thereby suppressing displacement of the optical fiber due to expansion and contraction of the bonding material, and stabilizing the optical coupling of the optical fiber to the optical element.

【0034】更に、貫通孔からハンダなどの接合材を局
所的に加熱しながら供給ができるので、基板全体を加熱
することによる光素子等への熱的ストレスの発生を抑
制、防止し、組立後の光モジュールの信頼性を向上させ
得る。
Further, since the bonding material such as solder can be supplied while being locally heated from the through holes, the occurrence of thermal stress on the optical element and the like due to the heating of the entire substrate is suppressed and prevented, and Can improve the reliability of the optical module.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の光モジュールを示し、(a)は光モジ
ュールの平面図、(b)は蓋体にV溝のある光モジュー
ルの側面図、(c)は蓋体に溝のない光モジュールの側
面図である。
1A and 1B show an optical module according to the present invention, wherein FIG. 1A is a plan view of the optical module, FIG. 1B is a side view of an optical module having a V-groove in a lid, and FIG. It is a side view of a module.

【図2】本発明の他の実施形態であり、(a)は4本の
光ファイバ全部をカバーする貫通孔を2つ蓋体に設けた
光モジュールの平面図、(b)は4本の光ファイバを2
本づつカバーする貫通孔を2つ蓋体に設けた光モジュー
ルの平面図である。
FIGS. 2A and 2B show another embodiment of the present invention, wherein FIG. 2A is a plan view of an optical module in which two through holes covering all four optical fibers are provided in a lid, and FIG. Two optical fibers
It is a top view of the optical module which provided two through holes which cover one by one in the lid.

【図3】本発明の他の実施形態であり、(a)は4本の
光ファイバを横切るようにV溝を新たに設けたもので蓋
体を省略したものの平面図、(b)はすり鉢状の溝を2
つ設けた蓋体を被せた状態の平面図、(c)は(b)の
側面図である。
3A and 3B are other embodiments of the present invention, in which FIG. 3A is a plan view in which a V-groove is newly provided so as to cross four optical fibers and a lid is omitted, and FIG. 2 shaped grooves
FIG. 3C is a plan view showing a state in which two provided lids are covered, and FIG. 3C is a side view of FIG.

【図4】もう一つの発明の実施形態であり、(a)は4
本の光ファイバを横切る溝を基板上の一辺から対辺にわ
たって設けたもので蓋体を省略したものの平面図、
(b)蓋体を搭載した状態の平面図、(c)は(b)の
側面図である。
FIG. 4 shows another embodiment of the invention, wherein (a) is 4
A plan view of the one in which a groove that crosses the optical fiber of the book is provided from one side to the opposite side on the substrate and the lid is omitted,
(B) is a plan view showing a state in which a lid is mounted, and (c) is a side view of (b).

【図5】従来の光モジュールを示し、(a)は光モジュ
ールの平面図、(b)は光モジュールの側面図である。
5A and 5B show a conventional optical module, FIG. 5A is a plan view of the optical module, and FIG. 5B is a side view of the optical module.

【図6】従来の光モジュールを示し、4本の光ファイバ
を併置したものの平面図である。
FIG. 6 is a plan view showing a conventional optical module in which four optical fibers are juxtaposed.

【図7】本発明の光モジュールの製造工程を説明する、
図1(a)のA−A線の断面における工程図で、(a)
は基板の第1のV溝に光ファイバを設置する工程、
(b)は蓋体を基板上に搭載し第1のV溝と第2のV溝
間に光ファイバを設置して押圧する工程、(c)は接合
材を貫通孔より供給する工程、(d)は接合材を加熱し
て硬化させる工程である。
FIG. 7 illustrates a manufacturing process of the optical module of the present invention.
FIG. 2A is a process diagram illustrating a cross section taken along line AA of FIG.
Installing an optical fiber in the first V-groove of the substrate;
(B) a step of mounting the lid on the substrate and placing and pressing an optical fiber between the first V-groove and the second V-groove; (c) a step of supplying a bonding material from a through hole; d) is a step of heating and curing the bonding material.

【図8】従来の光モジュールの製造工程を説明する、図
5(a)のB−B線の断面における工程図で、(a)は
基板の第1のV溝に光ファイバを設置する工程、(b)
は光ファイバを覆うように接合材を供給する工程、
(c)は第2のV溝が設けられた蓋体を光ファイバの上
方から搭載する工程、(d)は蓋体を基板の上方から押
さえ付ける工程である。
FIG. 8 is a process diagram illustrating a manufacturing process of a conventional optical module in a cross section taken along line BB of FIG. 5A, wherein FIG. 8A illustrates a process of installing an optical fiber in a first V groove of a substrate. , (B)
Supplying a bonding material to cover the optical fiber,
(C) is a step of mounting the lid provided with the second V-groove from above the optical fiber, and (d) is a step of pressing the lid from above the substrate.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1:光ファイバ 2:基板 2a:光素子搭載部 3:蓋体 4:貫通孔 4a:貫通孔 4b:貫通孔 4c:貫通孔 5:光素子 6:電極 7a:第1のV溝 8:接合材 9a:第2のV溝 10:V溝 11:溝 1: optical fiber 2: substrate 2a: optical element mounting part 3: lid 4: through hole 4a: through hole 4b: through hole 4c: through hole 5: optical element 6: electrode 7a: first V groove 8: bonding Material 9a: Second V-groove 10: V-groove 11: Groove

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】基板に搭載した光素子と、該光素子に光学
的に結合すべき光ファイバ設置用の溝とを有する基板
と、該基板に載置される光ファイバ押圧用の蓋体とから
成り、前記基板及び/又は蓋体に、光ファイバ当接面と
その反対面との間に貫通する貫通孔を設けたことを特徴
とする光モジュール。
1. A substrate having an optical element mounted on a substrate, a groove for installing an optical fiber to be optically coupled to the optical element, and a lid for pressing the optical fiber mounted on the substrate. Wherein the substrate and / or the lid are provided with a through hole penetrating between the optical fiber contact surface and the opposite surface.
【請求項2】基板に搭載した光素子と、該光素子に光学
的に結合すべき光ファイバ設置用の溝とを有する基板
と、該基板に載置される光ファイバ押圧用の蓋体とから
成り、前記光ファイバ設置用の溝を横切る溝を、基板上
の一辺からその対辺にわたって設けたことを特徴とする
光モジュール。
A substrate having an optical element mounted on the substrate, a groove for installing an optical fiber to be optically coupled to the optical element, and a lid for pressing the optical fiber mounted on the substrate. An optical module, wherein a groove crossing the groove for installing the optical fiber is provided from one side to the opposite side on the substrate.
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