JPH11101928A - 光部品実装装置及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 光部品実装装置において、光ファイバを半田
材等で固定する場合、気密に封止できす、光学素子が大
気と接触し、劣化してしまう欠点を改善する。 【解決手段】 実装基板１と、この実装基板１上に保持
された光ファイバ２と、この実装基板１に固定され、前
記光ファイバ２に光結合されるレーザダイオード４と、
前記実装基板１に対して光ファイバ２を位置決め固定す
るための固定用基板８とを具備し、前記実装基板１及び
固定用基板８には、前記光ファイバ１を前記レーザダイ
オード４に対して位置決めするためのＶ溝３、３’と、
前記Ｖ溝３、３’に接続され、底面が平坦でかつ前記Ｖ
溝より浅い固定用溝６ａ、６ａ’、６ｂ、６ｂ’とが設
けられ、前記光ファイバ２は、前記Ｖ溝３、３’に保持
された状態で、前記固定用溝６ａ、６ａ’、６ｂ、６
ｂ’に封入された接着材により固定されている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、光通信用端末装置
等に用いられる光部品実装装置に関し、シリコン等の単
結晶板に光ファイバ等の光部品が実装されてなる光部品
実装装置の改良に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】公衆回線電話やコンピュータ間の情報通
信における光通信用端末装置には、シリコン基板に半導
体レーザや光ファイバ等の光部品を実装してなる光部品
実装装置が用いられている。この光部品実装装置は、光
源である半導体レーザと光ファイバとを高精度に光結合
した状態で保持するものである。

【０００３】一般に、半導体レーザと光ファイバの光結
合には１μｍ以下の位置合わせ精度が必要とされてい
る。このため、シリコン基板には、Ｖ字形をした位置決
め用溝（Ｖ溝）が異方性エッチングにより高精度に形成
され、このＶ溝によって前記光ファイバを定位置に位置
決めした状態で保持するようにしている。

【０００４】また、光部品実装装置の信頼性を維持する
ためには、前記半導体レーザや光ファイバを気密封止
し、かつ強固に固定することが必要である。このため、
前記Ｖ溝の中途部には、接着材用溝として前記Ｖ溝より
も大きめのＶ字半田溝が設けられ、前記光ファイバは、
このＶ字半田溝内に封入された半田材によって前記シリ
コン基板に固定されている。そして、前記光ファイバの
固定部分および半導体レーザはキャップ等が被されて気
密・液密にシールされるようになっている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、この種
の装置にあっても次のような問題がある。第１の問題
は、Ｖ字半田溝の底部が狭いため、このＶ字半田溝に封
入された半田材との間に隙間が生じやすく、このため、
この隙間から湿気が入り込み半導体レーザに悪影響を与
える可能性があることである。

【０００６】第２の問題は、Ｖ字半田溝内に封入された
半田材が、光ファイバとこのＶ字半田溝との隙間から前
記位置決め用のＶ溝側に押し出され光ファイバの端面を
汚染してしまう恐れがあることである。

【０００７】第３の問題は、Ｖ溝を異方性エッチングに
より形成する際、エッチングマスクと単結晶基板の基板
方位との間に一定のずれが生じている場合が多く、これ
によりＶ溝の形成誤差が大きくなりやすいことである。

【０００８】すなわち、エッチングマスクと基板方位と
の間にずれが生じている場合、原子配列の異方性による
エッチング速度の結晶方位依存性に基づき、以下に説明
するような過剰エッチングが生じてしまう。

【０００９】すなわち、所望のＶ溝長さをＬ、溝幅をＷ
とする。今、結晶方位とマスク方向にずれ角θが生じた
場合の過剰エッチング幅をΔＷ、過剰エッチング長さを
ΔＬとすると、 ΔＷ＝Ｗ（ｃｏｓθ−１）＋Ｌｓｉｎθ ΔＬ＝Ｌ（ｃｏｓθ−１）＋Ｗｓｉｎθ と計算される。

【００１０】ここで、例えば、Ｗ＝１００μｍ、Ｌ＝１
０ｍｍとすると、たとえθ＝０．１°であってもΔＷ＝
１８μｍと、±１０％近い形成誤差が生じてしまう。ま
た、θ＝０．５°ともなるとΔＷ＝８７μｍと、約±４
５％ともはや許容できない誤差となってしまう。

【００１１】したがって、この発明の目的とするところ
は、光部品実装装置の信頼性を高めるために、光ファイ
バを気密にかつ強固にシールできる光部品実装装置を提
供することにある。

【００１２】この発明の更なる詳しい目的は、光ファイ
バを固定用溝内に接着材を用いて固定する場合、この溝
と接着材との間に隙間が生じることを防止できる光部品
実装装置を提供することである。

【００１３】また、この発明の他の詳しい目的は、光フ
ァイバを固定用溝内に接着材を用いて固定する場合、前
記接着材が固定用溝内から光ファイバの位置決め用の溝
側にはみ出すことを有効に防止できる光部品実装装置を
提供することである。

【００１４】この発明の更なる他の詳しい目的は、単結
晶基板の結晶方位とエッチングマスクのずれに起因する
光ファイバの位置決め用溝の形成誤差を低減し、光ファ
イバと半導体レーザ等の発光素子やフォトダイオード等
の受光素子とを高精度に位置決め保持できる光部品実装
装置を提供することにある。

【００１５】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、この発明は、実装基板と、この実装基板上に保持さ
れた光ファイバと、この実装基板に固定され、前記光フ
ァイバに光結合される光学素子と、前記実装基板に対し
て光ファイバを位置決め固定するための固定部材とを具
備し、前記実装基板固定部材のうち少なくともいずれか
一方には、前記光ファイバを位置決めするための位置決
め用溝と、前記位置決め用溝に接続され、底面が平坦で
かつ前記位置決め用溝より浅い固定用溝とが設けられ、
前記光ファイバは、前記位置決め用溝に保持された状態
で、前記固定用溝に封入された接着材により固定されて
いることを特徴とする光部品実装装置を提供する。

【００１６】前記固定用溝の底面が平坦になっているこ
とで、この固定用溝内に満たされる接着材とこの固定用
溝との間に隙間ができずらくなる。また、この固定用溝
が位置決め用溝よりも浅く形成されているから、固定用
溝と光ファイバの隙間から位置決め用溝に接着材がはみ
だしずらくなる。これらにより、光部品実装装置の信頼
性が高められる。

【００１７】前記実装基板は、単結晶基板であり、前記
位置決め用溝は、実装基板の結晶方向に沿って設けられ
ている。また、前記位置決め用溝は、光ファイバの延設
方向に沿って複数設けられ、前記固定用溝は、一対の位
置決め用溝の間に、これらに接続されて設けられている
ことが好ましい。この場合、前記位置決め用溝は、光フ
ァイバの延設方向に沿って３個以上設けられ、前記固定
用溝は、一対の前記位置決め用溝に挟まれ、光ファイバ
の延設方行に沿って２個以上設けられていることが好ま
しい。

【００１８】このような構成によれば、前記光ファイバ
が連続的に形成された一本の位置決め用溝に保持されて
いる場合と比較して、実装基板の結晶方向依存性に起因
する光ファイバの位置ずれを小さくできる。したがっ
て、光ファイバと発光／受光素子、すなわちレーザダイ
オードやフォトダイオード等との位置決めが高精度に行
なえる。

【００１９】なお、このような光部品実装装置の製造方
法は、短結晶基板からなる基板上に光ファイバを位置決
めするための位置決め用溝を、この光ファイバの延設方
向に沿って複数分割して設ける第１の工程と、光ファイ
バ固定用の接着材が封入される固定用溝を、前記分割さ
れた位置決め用溝間に、この位置決め用溝同士を接続す
るように設ける第２の工程とを有することが好ましい。

【００２０】このような製造方法によれば、位置決め用
溝を分割して形成することで、光ファイバの位置決め誤
差を小さくすることが可能になる。そして、分割された
位置決め用溝間に前記固定用溝を設けるようにすること
で、この固定用溝として底面が平坦でかつ前記位置決め
用溝よりも浅いものを形成することが可能になる。

【００２１】前記固定用溝には、金属層が蒸着形成され
ていることが好ましい。このような構成によれば、接着
材による光ファイバの固定をより強固なものとすること
ができる。

【００２２】また、前記固定板、実装基板の少なくとも
どちらか一方には、前記固定用溝に連通する少なくとも
１以上の通孔が設けられていて、前記通孔を通して、前
記固定用溝内に接着材が充填されていることが好まし
い。このような構成によれば、この通孔を通じて接着材
中の気泡を追い出すことができ、かつ接着材の量調節が
容易となる。また、前記通孔が２以上設けられている場
合には、一方の通孔から接着材を供給しつつ、他方の通
孔から接着材を排出するといった接着材の充填方法をと
ることができ、接着材の充填が容易になる。

【００２３】

【発明の実施の形態】以下、この発明の一実施形態を図
面を参照して説明する。 （第１の実施形態）図１はこの実施形態に係る光部品実
装部品の分解図を示したものである。図１中符号１で示
すのは単結晶シリコン基板からなる実装基板である。こ
の実装基板１上には、光ファイバ２を定位置に保持する
ための複数本のＶ溝３と、前記光ファイバ２と光結合さ
れるレーザダイオード４を実装するための配線パターン
５が形成されている。

【００２４】前記Ｖ溝３の長手方向中途部の互いに離間
した２個所には、前記光ファイバ２を固定するための半
田材１２が満たされる第１、第２の固定用溝６ａ、６ｂ
が設けられている。

【００２５】図２（ａ）は、図１のＩＡ−ＩＡ線に沿う
前記Ｖ溝３の断面を示すものであり、図２（ｂ）は、Ｉ
Ｂ−ＩＢ線に沿う前記第１の固定用溝６ａの断面を示す
ものである。なお、第２の固定用溝６ｂは、第１の固定
用溝６ａと同一の形状であるので図示を省略する。

【００２６】図２（ｂ）から分かるように、この実施形
態の固定用溝６ａ、６ｂは、前記Ｖ溝３と異なり底面が
平坦に形成され、かつこのＶ溝３よりも浅く形成されて
いる。

【００２７】前記光ファイバ２は、図１に８で示す固定
用基板により前記実装基板１上に固定されるようになっ
ている。すなわち、この固定用基板８には前記実装基板
１と同寸法のＶ溝３’及び固定用溝６’ａ、６’ｂが形
成されていて、前記光ファイバ２を前記実装基板側のＶ
溝３及び固定用溝６ａ、６ｂとの間に挟みこむことで定
位置に位置決めする。そして、この光ファイバ２は、前
記固定用溝６ａ、６ｂ及び６’ａ、６’ｂとによって区
画された空間に充填された半田材１２により、前記実装
基板１及び固定用基板８に固定される。

【００２８】一方、前記レーザダイオード４は、通常の
方法により図１に９で示す実装基板１上の定位置にボン
ディングされ、前記光ファイバ２と光結合されるように
なっている。

【００２９】このようにして実装基板１上に光ファイバ
２及びレーザダイオード４が固定されたならば、これら
の固定部分には図示しないキャップが被せられ、これら
の固定部分に外部から塵埃や湿気が入り込まないように
気密かつ液密に封止されるようになっている。

【００３０】次に、この発明の特徴部分である前記Ｖ溝
３及び固定用溝の６ａ、６ｂの形成方法及びその効果に
ついて説明する。なお、前記固定用基板８に設けられた
Ｖ溝３’及び固定用溝６’ａ、６’ｂの形成方法は次に
説明する形成方法と同じであるのでその説明は省略す
る。

【００３１】図３（ａ）〜図３（ｄ）は、Ｖ溝３及び固
定用溝６ａ、６ｂの作製工程を示す図である。図１で
は、前記Ｖ溝３は複数本設けられていたが、以下の説明
及び図３（ａ）〜図３（ｄ）では、説明を簡単にするた
めに、前記Ｖ溝３が１本の場合について説明するものと
する。

【００３２】図３（ａ）〜図３（ｄ）を説明する前に、
図４（ａ）、図４（ｂ）を参照して従来のＶ溝形成方法
に関する問題点について説明しておく。図４（ｂ）中１
０で示すのはエッチングマスクである。このマスク１０
には、図４（ａ）に実線１０ａで示すような、長さＬ、
幅Ｗの矩形状のマスクパターンが形成されている。ここ
で、マスク１０（マスクパターン１０ａ）は、実装基板
１の結晶方位に対し、所定の角度θだけずれた状態で位
置決めされているとする。

【００３３】このように、マスクずれが生じた状態でエ
ッチングを実行すると、従来例の項で説明したように、
エッチングの結晶依存性によって図に点線で示すように
超過エッチングが生じ、仕上がったＶ溝１１には所望の
寸法に対してΔＬ、ΔＷの寸法誤差が生じてしまう。

【００３４】通常、Ｓｉなどの単結晶基板は結晶方位を
Ｘ線回折法により確認するが、その精度がウェハ表面で
±０．５゜程度、ウェハ面内の結晶方向を示すオリエン
テーションフラット（以下オリフラと記す）の精度で±
１゜程度である。また、特別精度の良い装置であったと
してもウェハ表面精度で±０．１゜、オリフラ精度で±
０．１゜が実質的な限界である。この結果、Ｓｉなどの
単結晶基板は総合結晶軸精度として±０．１゜程度しか
望めないことになる。

【００３５】図４（ａ）、（ｂ）の例で、結晶方位とマ
スク方向の誤差を０．１゜として、Ｖ溝幅Ｗ＝１００μ
ｍ、Ｖ溝長Ｌ＝１０ｍｍを考えると、従来例の項で説明
したように、溝幅誤差ΔＷ＝１８μｍ（±９％）という
比較的大きな形成誤差を生じてしまう。これを解消する
ため、従来は単結晶基板をへき開し、そのへき開面にマ
スクの方向を合わせるという手法がとられてきた。

【００３６】しかしながら、この方法は一般的な半導体
製造プロセスそのまま適用することが難しく、一般的に
生産性が非常に低いということがある。すなわち、非円
形ウェハを用いたプロセスとなるため特注設備を用いた
生産となり、基本投資額が肥大化しやすい。また、非円
形ウェハの場合、レジスト塗布むらが生じ易くなるばか
りでなく、ウェハのチッピングによるパーティクル（ゴ
ミ）の発生でブロセス歩留りの低下を生じ易い。従っ
て、生産コストが高くなり、この種の実装装置の利点が
損なわれてしまう問題がある。

【００３７】一方、図３（ａ）〜図３（ｄ）に示す本実
施形態によれば、このような問題を解消することができ
る。まず、図３（ａ）に示すように、異方性エッチング
によりＶ溝３を形成する。この実施形態では、例えばＷ
＝１００μｍ、Ｌ＝１０ｍｍのＶ溝３を、図に符号３
ａ、３ｂ、３ｃで示す３つの短溝に分割し、マスクを位
置決めして形成する。短溝３ａ、３ｂ、３ｃの長さ寸法
は、Ｖ溝３の長さ寸法の１／１０すなわち１ｍｍとす
る。

【００３８】一方、図３（ａ）に実線で示したのは前記
短溝３ａ、３ｂ、３ｃを形成するためのマスクパターン
である。ここで、結晶軸とマスクパターン方向のずれを
図４（ａ）の場合と同様に０．１゜とすると、各短溝３
ａ、３ｂ、３ｃの長さは図４の場合の１／１０であるた
め、溝幅誤差はΔＷ＝１．８μｍと小さくなる。

【００３９】ここで、Ｖ溝幅を１００μｍに仕上げたい
場合、元々の幅Ｗを９９μｍと補正しておけば、Ｖ溝の
仕上り幅が９９〜１００．８μｍとなり、溝幅１００±
１μｍが実現する。

【００４０】次に、図３（ｂ）以下の工程で前記固定用
溝６ａ、６ｂを形成する。まず、図３（ｂ）に示すよう
に、Ｖ溝３ａ〜３ｂに対し、両端部がこれらを囲う形成
されてなる固定用溝用マスクパターン１４を形成する。
このマスクパターン１４を用いた異方性エッチングによ
り固定用溝６ａ、６ｂを形成した状態を示したのが図３
（ｂ）である。

【００４１】この固定用溝６ａ、６ｂを形成するための
エッチングは、前記Ｖ溝３（短溝３ａ〜３ｃ）よりも浅
くなる深さで停止させるようにする。この固定用溝６
ａ、６ｂは、底面が光ファイバ２に接触しない程度の深
さがあればよい。例えば、光通信で用いられる石英系フ
ァイバ（１２５μｍφ）の中心を基板表面の高さとする
場合、１００μｍ程度の深さがあれば十分である。

【００４２】ここで、固定用溝用マスクパターン１４の
両端部を単なる矩形ではなく、短溝３ａ〜３ｃと接する
ことなくこれらを囲むように形成するようにしたこと
で、短溝３ａ〜３ｃの端部側面が崩れるのを防ぐことが
できる。

【００４３】また、この実施形態のように、Ｖ溝３を３
つの短溝３ａ〜３ｃに分割して形成した後で固定用溝６
ａ、６ｂを形成することで、Ｖ溝３よりも浅い固定用溝
６ａ、６ｂを作成することが可能になる効果がある。

【００４４】すなわち、図４（ａ）に示すような長尺な
るＶ溝１１を形成した後、この溝１１の中途部に固定用
溝を形成する場合には、当然のことながら、前記Ｖ溝１
１以上の深さまでエッチングしなければ固定用溝の底面
を平坦にすることはできない。また、底面が平坦な固定
用溝を形成した後に前記Ｖ溝１１を形成する方法では、
固定用溝の底面もＶ状にエッチングされてしまう。

【００４５】したがって、この実施形態に示すようなプ
ロセスをとることで、初めてＶ溝３よりも浅くかつ底面
が平坦な固定用溝６ａ、６ｂが形成できることが分か
る。このように生成されたＶ溝３及び固定用溝６ａ、６
ｂによれば、光ファイバ２は短溝３ａ〜３ｃにより位置
が規定され、固定用溝６ａ、６ｂ内に導入された半田材
で固定されることになる。

【００４６】図３（ｄ）は、本実施形態により作製した
Ｖ溝３（短溝３ａ〜３ｃ）に光ファイバを装着した状態
を示す例である。この図では各短溝３ａ〜３ｃ間のオフ
セットによる歪みを誇張して示したが、このオフセット
の量は、前述したΔＷ（１．８μｍ）であるため、実際
には、前記光ファイバ２はそれほど歪まない。

【００４７】したがって、この実施形態では、精度良く
形成された３つの短溝３ａ〜３ｃによって光ファイバ２
の位置精度が決定されるため、Ｖ溝３の総延長がかなり
長い場合でもその精度を十分に確保することができる。

【００４８】本発明者らの確認試作では、溝幅Ｗ＝１０
０μｍ、溝総延長７５ｍｍのＶ溝３を２５０μｍ間隔で
１ウェハ当たり２４０本同時形成し、２５枚のウェハに
ついて加工を行なった結果、９５％以上の溝が±１％以
下の誤差であり、６０％以上の溝が±０．５％以下の誤
差という優れた結果が得られた。また、同様のプロセス
を別のロットで確認した場合も同様であった。更に、溝
総延長１００ｍｍの溝で確認した場合も同様であった。

【００４９】なお、上記実施形態では、第１の溝長を１
ｍｍとして溝幅（１００μｍ）の１０倍とした。即ち、
結晶軸誤差０．１゜程度の場合に溝幅を１％程度の誤差
とするには溝長を溝幅の１０倍以内とすれば良く、Ｖ溝
加工精度をさらに高めるためにはこの比を小さく、例え
ば５倍とすればよい。その際には、光ファイバ２の支持
力が弱まるため、途中の短溝の数を増やせばよい。

【００５０】また、短溝３ａ〜３ｃと固定用溝６ａ、６
ｂの形成順序は図３（ａ）〜（ｄ）に示した場合と逆で
も良い。具体的には、まず、図５（ａ）に示す工程で固
定用溝６ａ、６ｂを形成した後に、図５（ｂ）に示す工
程でマスクパターン１４′を形成し、前記固定用溝６
ａ、６ｂ（図示せず）を形成するようにしてもよい。こ
こで、マスクパターン１４′の端部を単なる矩形状では
なく、固定用溝６ａ、６ｂに対して細くなるように形成
したのは、形成した短溝３ａ〜３ｃによって固定用溝６
ａ、６ｂの側面が崩れるのを防止するためである。

【００５１】以上述べたように、この実施形態によれ
ば、光ファイバ２の装着精度が向上する他、固定用溝６
ａ、６ｂの底面を平面としたため気泡等ができずらくな
る効果がある。

【００５２】さらに、固定用溝６ａ、６ｂの深さをＶ溝
３よりも浅くしたことにより以下の効果を得ることがで
きる。まず、固定用溝６ａ、６ｂ内に封入された半田材
がＶ溝３側に流れ出すことを有効に防止できる効果があ
る。

【００５３】すなわち、図２（ｃ）に示すように、固定
用溝の深さがＶ溝よりも深い場合には、図にＳ１で示す
ように大きな隙間が生じ、この隙間からＶ溝内に半田材
が流れ出すおそれが高い。この場合、半田材が光ファイ
バの端面に達し、光の導入面に付着する恐れもある。

【００５４】一方、この実施形態によれば、半田材がＶ
溝内に流れ出す可能性のある隙間は図２（ｂ）にＳ２で
示すように小さな寸法となる。従って半田材の流れ出し
を有効に防止できる効果がある。

【００５５】また、固定用溝６ａ、６ｂの深さをＶ溝３
よりも浅くすることにより、この実装装置を薄肉に形成
することができ、装置の小型化を図ることができる。さ
らに、この装置の放熱を基板裏面から行なう場合、装置
の放熱性が良くなる。

【００５６】なお、この実施形態では、光ファイバ２を
固定するための接着材として半田材１２を挙げたが、こ
れに限定されるものではなく、エポキシ樹脂等の有機系
の接着材を用いても良い。

【００５７】また、この実施形態では光ファイバ２が発
光素子としてのレーザダイオード４に光結合される例を
挙げたが、受光素子、例えばフォトダイオードと光結合
されるものであっても良い。

【００５８】図６（ａ）は、レーザダイオードと光ファ
イバとの光結合状態を示すものであり、図６（ｂ）はフ
ォトダイオード光ファイバとの光結合状態を示すもので
ある。

【００５９】図６（ａ）では、前述したようにレーザダ
イオードの発光部と光ファイバの中心部とが精度良く位
置合わせされており、レーザダイオードから出社された
光のほとんどが光ファイバに導入されることになる。

【００６０】一方、図６（ｂ）に示す構成であっても、
フォトダイオードの受光面と光ファイバの中心部が精度
良く位置合わせされる。この光ファイバからの光信号は
フォトダイオードの受光面に導入される。

【００６１】したがって、この第１の実施形態の構成
は、発光素子を用いる場合だけでなく受光素子を用いる
場合であっても、また、両者を同時に用いる場合であっ
ても適用可能である。同一の実装基板上に発光素子と受
光素子の両方を実装して用いる場合には、それらをそれ
ぞれ異なる光ファイバに光結合しても良いし、同じ光フ
ァイバにそれぞれ光結合するようにし１本の光ファイバ
で送受信の両方を行なえるように構成しても良い。

【００６２】１本の光ファイバで送受信を行なう場合に
は、送信信号と受信信号とを分割するための光学系、例
えばハーフミラーやビームスプリッタを前記実装基板上
に実装するようにすれば良い。 （第２の実施形態）図７（ａ）、（ｂ）は、この発明の
第２の実施形態を示したものである。なお、第１の実施
形態と同様の構成要素には同一符号を付してその説明は
省略する。また、この図７（ａ）、（ｂ）では、光ファ
イバ２及びレーザダイオード４の図示は省略した。

【００６３】図７（ａ）に示すように、この実施形態の
実装基板１に設けられた固定用溝６は、第１の実施形態
と異なり、Ｖ溝３の中途部に１つのみ形成されている。
この実施形態の固定用溝６も、第１の実施形態と同様に
前記Ｖ溝３よりも浅く形成されている。

【００６４】また、図７（ｂ）に示すように、固定用基
板８側に設けられた固定用溝６’についても、実装基板
１に設けられた固定用溝６と同形状に形成されている。
これらＶ溝３（３’）及び固定用溝６（６’）は、前記
第１の実施形態と同様の方法で形成することができ、第
１の実施形態と同様の効果を奏する。 （第３の実施形態）図８（ａ）、（ｂ）は、この発明の
第３の実施形態を示すものである。なお、第２の実施形
態（図７（ａ）、（ｂ））と同様の構成要素には同一符
号を付してその説明は省略する。

【００６５】この実施形態は、第２の実施形態の構成に
加え、固定用溝６（６’）の内面を覆う金属の薄膜１７
（１７’）を設けたものである。この装置の製造工程は
第１の実施形態と基本的には同様であるが、金属薄膜１
７、１７′を形成する工程が加わる。この工程は、配線
パターン５の形成と同時に行うことができる。即ち、Ｖ
溝３及び固定用溝６の形成を行った後に、配線５用のパ
ターンと金属薄膜１７用のパターンのＰＥＰ工程を行
い、さらにチタン１００ｎｍ、白金５０ｎｍ、金５００
ｎｍを連続蒸着し、レジストを除去すると共にその部分
のメタルを取り去る、いわゆるリフトオフで配線パター
ン５と金属薄膜１７を形成することができる。

【００６６】このような構成によれば、金属薄膜１７、
１７′は、半田材と界面で互いに溶け合い、半田付けを
より強固なものにすることができるという効果がある。 （第４の実施形態）図９は、本発明の第４の実施形態を
示すものである。この実施形態は、固定用基板８の変形
例に関するものであるから、光部品実装装置のその他の
構成については図示及びその説明を省略する。

【００６７】本実施形態の固定用基板１９は、第３の実
施形態の固定用基板８の構成に加え、基板１９及び金属
薄膜１７’を貫通する気泡抜きの穴２０（通孔）を設け
たことを特徴とするものである。この気泡抜き穴２０
は、金属薄膜１７’の形成前にＰＥＰ、異方性エッチン
グを行うことで形成することができる。穴２０の大きさ
は固定用溝６′と反対側の面の開口部で、例えば、１ｍ
ｍ×１．５ｍｍの大きさとする。

【００６８】このような構成によれば、固定用溝６、
６’に満たされた半田材中に混入した気泡を、前記気泡
抜き穴２０を通して効率良く追い出すことができる。さ
らに、穴２０の大きさを適切に選択することにより、余
分な半田材もこの穴２０から追い出すことができるか
ら、半田材のはみ出し、特に前記Ｖ溝３、３’側へのは
み出しを防止することができる。

【００６９】なお、ここでいう適切な大きさとは、Ｖ溝
３と光ファイバ２の隙間への半田材のはみ出しは半田材
の表面張力によりストップされるが、穴２０の方からは
半田材が追い出される程度の大きさである。したがっ
て、穴２０の大きさは、通常、Ｖ溝３と光ファイバ２と
で区画される隙間の合計より大きければ良いが、作製の
し易さを考慮すると、一辺が０．２〜３ｍｍ以上の長方
形が望ましい。

【００７０】穴２０の製造方法としては、超音波加工等
の機械加工やレーザ加工による方法が可能であるが、溝
加工と同じ、ＰＥＰと異方性エッチングによる方法でも
可能である。ＰＥＰと異方性エッチングを用いた場合
は、寸法精度がより正確にできるほか、割れたりしない
利点がある。

【００７１】また、このような構成によれば、この固定
用基板１９で予め光ファイバ２を実装基板１側に押さえ
つけた後、穴２０から半田材を注入し充填することがで
きる。このことにより、気泡の発生が少ない充填が行な
える効果がある。

【００７２】さらに、半田の代わりに有機物の充填剤、
例えばエポキシ樹脂を充填することもでき、この場合、
温度を半田の場合ほど高温にしなくても充填できる。こ
のように有機物を充填する場合には、金属薄膜１７′を
形成しなくても良い。

【００７３】なお、以下の実施例では、このエポキシ樹
脂と半田材とを含めて接着材と称することととする。ま
た、図１０に示すように、前記固定用溝６’内に複数の
気泡抜き穴２０ａ、２０ｂを設けるようにしても良い。
このような構成によれば、一方の穴２０ａから接着材を
注入しつつ余分な接着材を他方の穴２０ｂから追い出す
ことができ、接着材の充填及び気泡の発生をより効果的
に防止することが可能となる。

【００７４】また、この実施形態の構成は、第１の実施
形態の固定用基板８（図１）のように、２つの固定用溝
６’ａ、６’ｂが設けられているような構成にも有効で
あり、この場合、それぞれの固定用溝６’ａ、６’ｂ内
に気泡抜き穴を設けるようにすれば良い。

【００７５】（第５の実施形態）図１１は、本発明の第
５の実施形態に係わる光実装部品の押さえ基板の構成を
示す斜視図である。なお、第３の実施形態と同一部分に
は同一符号を付して、その詳しい説明は省略する。

【００７６】本実施形態は、第３の実施形態の構成に加
えて、固定用溝６′の中央部に凸部２１を設けたもので
ある。この凸部２１は、Ｖ溝３′と直行する方向に沿っ
て、前記固定用溝６’を２分割する形で設けられてい
る。

【００７７】この凸部２１は、固定用溝６’の形成を２
回の工程に分けることで形成することで作成できる。す
なわち、最初に前記固定用溝６’を２分割した状態で形
成し、次にこの溝間をエッチングすることで所望の高さ
を有する凸部２１をを形成することができる。この凸部
２１の高さは、前記光ファイバ２に接触しない程度のも
のであれば良い。

【００７８】このような構成によれば、固定用溝６’の
一方側に形成された穴２０から注入された接着材は、凸
部２１で絞られた状態で固定用溝６’の他方側に射出さ
れる形となるから、気泡の発生を確実に抑えることがで
きる。

【００７９】また、実装基板１側の固定用溝６内の対応
位置にも同様な凸部を形成するようにすれば、さらに大
きな効果を得ることができる。なお、金属の薄膜１１′
は、上記と同様に、接着材としてエポキシ樹脂等の有機
物を充填する場合は無くても良い。

【００８０】また、このような固定用基板は、第１の実
施形態のように、第１、第２の固定用溝を有する実装基
板にも適用可能である。また、前記穴は、図１２に示す
ように複数設けられていても良い。 （第２〜第５の実施形態の効果）図１３に示すのは、各
実施形態に応じて用意したサンプルについての検査結果
を示す表である。

【００８１】この検査は、金属薄膜の有無、気泡抜き穴
の有無、凸部の有無、接着材の種類、充填方法の各項目
を変化させてなる１１個のサンプル（Ａ〜Ｋ）及び従来
品を容易して行なった。ここで、接着材の種類は、半田
材若しくはエポキシ樹脂である。充填方法の種類は、予
め固定用溝内に接着材を配設しておく「設置法」若しく
は前記気泡抜き穴を通して接着材を注入する「注入法」
である。

【００８２】なお、いずれの充填方法においても、半田
材を用いる場合には基板温度２８０℃に上昇させ、エポ
キシ樹脂を用いる場合は室温で充填し、１００℃で固化
させるようにした。

【００８３】また、接着材の量は、設置法では、固定用
基板の固定用溝と実装基板の固定用溝とで区画される空
問の容積よりも約５％多い量とした。また、注入法で
は、気泡抜き穴の数が１つの場合には前記空間と同体
積、気泡抜き穴が２つの場合には一方の穴から注入した
接着材が他方の穴からはみ出すまでの量とした。

【００８４】検査は、固定用溝内でリークが生じるか、
すなわち、固定用溝内に充填された接着材内に気泡が残
留し、この気泡が連通して湿気などの侵入が発生するか
について行なった。具体的には、この光部品実装装置を
溶剤中に浸して加熱し、この状態で装置のシール部から
泡が発生するかによってリークの有無を判定するように
した。

【００８５】検査結果は、それぞれ４０個のサンプルに
ついて検査し、そのうちリークが生じた数により表し
た。また、比較のため、従来例の項で説明した従来の構
成の光部品実装装置の検査結果も合わせて表示した。

【００８６】図１３の表から分かるように本発明の光部
品実装装置によれば、従来のものと比べリークを効果的
に抑制することができる。なお、この発明は、上記一実
施形態に限定されるものではなく、発明の要旨を変更し
ない範囲で種々変形可能である。

【００８７】

【発明の効果】以上説明したような構成によれば、光フ
ァイバを気密にかつ強固にシールできる光部品実装装置
を提供することができ、信頼性の高い光部品実装装置を
提供することができる。

【００８８】光ファイバを固定用溝内に接着材を用いて
固定する場合、この溝と接着材との間に隙間が生じるこ
とを防止できる。光ファイバを固定用溝内に接着材を用
いて固定する場合、前記接着材が固定用溝内から光ファ
イバの位置決め用の溝側にはみ出すことを有効に防止で
きる。

【００８９】単結晶基板の結晶方位とエッチングマスク
のずれに起因する光ファイバの位置決め用溝の形成誤差
を低減し、光ファイバと半導体レーザ等の発光素子やフ
ォトダイオード等の受光素子とを高精度に位置決め保持
できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の第１の実施形態の光部品実装装置を
分解して示す斜視図。

【図２】（ａ）、（ｂ）は、図１の実装基板の断面図、
（ｃ）は、第１の実施形態の効果を説明するための参考
図。

【図３】（ａ）、（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）は、Ｖ溝及び
固定用溝の作成を示す工程図。

【図４】（ａ）、（ｂ）は、マスクパターンと結晶方向
とのずれを説明するための参考図。

【図５】（ａ）、（ｂ）は、第１の実施形態の変形例を
示す工程図。

【図６】（ａ）、（ｂ）は、第１の実施形態の変形例を
説明するための図。

【図７】（ａ）は、第２の実施形態の実装基板を示す斜
視図、（ｂ）は、固定用基板を示す斜視図。

【図８】（ａ）は、第３の実施形態の実装基板を示す斜
視図、（ｂ）は、固定用基板を示す斜視図。

【図９】第４の実施形態の固定用基板を示す斜視図。

【図１０】第４の実施形態の変形例を示す斜視図。

【図１１】第５の実施形態の固定用基板を示す斜視図。

【図１２】第５の実施形態の変形例を示す斜視図。

【図１３】本発明の効果を説明するための表。

【符号の説明】

１…実装基板 ２…光ファイバ ３…Ｖ溝（位置決め用溝） ３ａ…短溝（位置決め用溝） ４…レーザダイオード（光学素子） ５…配線パターン ６ａ…固定用溝 ６ｂ…固定用溝 ８…固定用基板 １０…マスク １０ａ…マスクパターン １４…マスクパターン １７…金属薄膜 １９…固定用基板 ２０…穴 ２０ａ…穴 ２０ｂ…穴 ２１…凸部

Claims (17)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 実装基板と、 この実装基板上に保持された光ファイバと、 この実装基板に固定され、前記光ファイバに光結合され
   る光学素子と、 前記実装基板に対して光ファイバを位置決め固定するた
   めの固定部材とを具備し、 前記実装基板固定部材のうち少なくともいずれか一方に
   は、 前記光ファイバを前記光学素子に対して位置決めするた
   めの位置決め用溝と、 前記位置決め用溝に接続され、底面が平坦でかつ前記位
   置決め用溝より浅い固定用溝とが設けられ、 前記光ファイバは、前記位置決め用溝に保持された状態
   で、前記固定用溝に封入された接着材により固定されて
   いることを特徴とする光部品実装装置。
2. 【請求項２】 請求項１記載の光部品実装装置におい
   て、 前記実装基板は、単結晶基板であり、 前記位置決め用溝は、実装基板の結晶方向に沿って設け
   られていることを特徴とする光部品実装装置。
3. 【請求項３】 請求項１記載の光部品実装装置におい
   て、 前記位置決め用溝は、光ファイバの延設方向に沿って複
   数設けられ、 前記固定用溝は、一対の位置決め用溝の間に、これらに
   接続されて設けられていることを特徴とする光部品実装
   装置。
4. 【請求項４】 請求項３記載の光部品実装装置におい
   て、 前記位置決め用溝は、光ファイバの延設方向に沿って３
   個以上設けられ、 前記固定用溝は、一対の前記位置決め用溝に挟まれ、光
   ファイバの延設方行に沿って２個以上設けられているこ
   とを特徴とする光部品実装装置。
5. 【請求項５】 請求項１記載の光部品実装装置におい
   て、 前記固定用溝は、前記光ファイバの延設方向に沿って２
   個以上設けられていることを特徴とする光部品実装装
   置。
6. 【請求項６】 請求項１記載の光部品実装装置におい
   て、 前記固定用溝には、金属層が蒸着形成されていることを
   特徴とする光部品実装装置。
7. 【請求項７】 請求項１記載の光部品実装装置におい
   て、 前記固定板、実装基板の少なくともどちらか一方には、
   前記固定用溝に連通する少なくとも１以上の通孔が設け
   られていることを特徴とする光部品実装装置。
8. 【請求項８】 請求項７記載の光部品実装装置におい
   て、 前記通孔を通して、前記固定用溝内に接着材が充填され
   ていることを特徴とする光部品実装装置。
9. 【請求項９】 請求項１記載の光部品実装装置におい
   て、 前記固定部材の固定用溝内に、光ファイバの長手方向と
   直交する方向に設けられ、前記固定用溝を仕切る凸部が
   形成されていることを特徴とする光部品実装装置。
10. 【請求項１０】 請求項１記載の光学部品実装装置にお
    いて、 前記光学素子は、発光素子であることを特徴とする光部
    品実装装置。
11. 【請求項１１】 請求項１記載の光学部品実装装置にお
    いて、 前記光学素子は、受光素子であることを特徴とする光部
    品実装装置。
12. 【請求項１２】 請求項１記載の光学部品実装装置にお
    いて、 前記光学素子は、異なる光ファイバにそれぞれ光結合さ
    れた発光素子および受光素子であることを特徴とする光
    部品実装装置。
13. 【請求項１３】 請求項１記載の光学部品実装装置にお
    いて、 前記光学素子は、同一の光ファイバにそれぞれ光結合さ
    れた発光素子および受光素子であることを特徴とする光
    部品実装装置。
14. 【請求項１４】 単結晶基板からなる基板上に光ファイ
    バを位置決めするための位置決め用溝を、この光ファイ
    バの延設方向に沿って複数分割して設ける第１の工程
    と、 光ファイバ固定用の接着材が封入される固定用溝を、前
    記分割された位置決め用溝間に、この位置決め用溝同士
    を接続するように設ける第２の工程とを有することを特
    徴とする光部品実装装置の製造方法。
15. 【請求項１５】 請求項１４記載の製造方法において、 前記第２の工程は、 前記固定用溝を形成するためのマスクパターンの両端部
    を、すでに形成された位置決め用溝の端部を囲むように
    形成し、 このマスクパターンを通して前記基板をエッチングし、
    前記固定用溝を形成する工程を含むことを特徴とする光
    部品実装装置の製造方法。
16. 【請求項１６】 単結晶基板からなる基板上に光ファイ
    バ固定用の接着材が封入される固定用溝を形成する第１
    の工程と、 光ファイバを位置決めするための位置決め用溝を、前記
    固定用溝を挟む位置に光ファイバの延設方向に沿って形
    成する第２の工程とを有することを特徴とする光部品実
    装装置の製造方法。
17. 【請求項１７】 請求項１６記載の光部品実装装置の製
    造方法において、 前記第２の工程は、 前記位置決め用溝を形成するためのマスクパターンの端
    部を、すでに形成された固定用溝の幅よりも狭くかつこ
    の固定用溝と重なるように形成し、 このマスクパターンを通して前記基板をエッチングし、
    前記位置決め用溝を形成する工程を含むことを特徴とす
    る光部品実装装置の製造方法。