JPWO2007074911A1 - 光モジュール - Google Patents

Abstract

光信号を発信または受信する受発光素子（３）と、受発光素子（３）と光学的に結合して光信号を伝送する、透光性を有する材料から構成されるコア部および該コア部の屈折率とは異なる屈折率を有する材料から構成されるクラッド部を含む光導波路（２）と、光導波路（２）における光信号の入出射口（２ｃ）を含む少なくとも一方の端部および受発光素子（３）を収容するパッケージ（５）とを備える光モジュール（１）であって、パッケージ（５）に収容される光導波路（２）の端部における、パッケージ（５）における受発光素子（３）が搭載される底板に対向する側の面が、パッケージ（５）内部の空間に突出している部分を含む第１の領域、および、該第１の領域とは異なる第２の領域により構成され、パッケージ（５）は、上記第１の領域では、該第１の領域を形成する面における少なくとも１辺の一部を支持する一方、上記第２の領域では、該第２の領域を形成する面における少なくとも２辺の一部を支持する支持部（５ａ）を有している。

Description

本発明は、光通信ケーブルモジュールに関するものであって、特に柔軟性を有する光ケーブルにおけるパッケージに関するものである。

特に近年、曲がるディスプレイや、より小型、薄型の民生機器に搭載される（電気配線と同様に）フレキシブルな光配線を光導波路で実現することが求められている。

特に携帯端末のようなアプリケーションにおいては、従来のＦＰＣ（プリント配線基板）のような、パターン形成ができつつ、同軸ケーブルのような、フレキシブル性（特に捻回性）と、耐ノイズ性を兼ね備えた新しい配線が求められており、そういった意味で、曲がる、捻じれるフレキシブルなフィルム状の光導波路を利用した新しい配線が求められている。

光導波路とは、屈折率の大きいコアと、該コアの周囲に接して設けられる屈折率の小さいクラッドとにより形成され、コアに入射した光信号を該コアとクラッドとの境界で全反射を繰り返しながら伝搬するものである。

ここで、光導波路を用いて光データを伝送するためには、光電変換素子（受発光素子）と位置合わせをして光結合させる必要がある。受発光素子とは、電気信号を光信号に変換して発信し、光信号を受信して電気信号に変換するものである。そして、この光結合させた状態を保持するためには、光ケーブルを固定して受発光素子における光信号の受発信部と光導波路における光信号の入出射口との間の距離および両者の位置関係を一定に保つ必要がある。

従来、この光ケーブルと受発光素子とを光結合させるために光ケーブルを固定する種々の方法がある。

例えば、光ケーブルとして光ファイバを用いる場合には、光ファイバの端部に保持部材（フェルール）を取り付けてパッケージに固定する方法がとられている。これにより、光ファイバにおける光信号の入出射口を固定することができるため、光結合させた状態を保持することができる。

また、光ケーブルとして光導波路を用いる場合には、パッケージに差し込み穴を設けて、光導波路を直接差し込み穴に差し込んでパッケージに固定する方法がとられている。この方法の一例が特許文献１に記載されている。なお、従来用いられている光導波路は、フィルム型の光導波路と比較して剛性を有するものであるため、上記フェルール等の保持部材は不要であり、その構造は記載されていない。

図３０は、特許文献１に記載されている光モジュール１００の概略構成を示す斜視図であり、図３１は光モジュール１００のパッケージの概略構成を示す斜視図である。図３１に示すように、パッケージ１０１に光導波路１０２を挿入するための挿入口１０３が設けられている。そして、パッケージ１０１内部に設けられる半導体レーザ（受発光素子）１０４と光導波路１０２とが光結合するように、光導波路１０２は挿入口１０３に挿入され固定される。これにより、光導波路１０２と受発光素子１０４との間の距離および両者の位置関係を一定に保つことができる。

また、フレキシブル性の高い光導波路を光ケーブルとして用いる場合の光導波路の固定方法が、特許文献２および３に記載されている。具体的には、接着剤等の接着部材を利用して、光導波路を受発光素子に直接固定している。
特開平６−８２６６０号公報（１９９４年３月２５日公開） 特開２００３−３０２５４４号公報（２００３年１０月２４日公開） 特開２００４−２１０４２号公報（２００４年１月２２日公開） ところが、上記従来の構成では、以下の問題点がある。

すなわち、リジットな光導波路の接続技術として利用されているフェルール等の保持部材によって光導波路を固定する方法では、非常にフレキシブルな光導波路を用いる場合には、その柔軟さゆえ工法的に困難である。また、柔軟な光導波路にリジットな部材で補強することも考えられるが、４５度ミラー等を設ける光学系では、先端部の外形が大きくなり光路を遮るという問題があり、特に情報端末などの民生機器用途として、低背モジュールの実現が困難となる。

また、特許文献１に記載の方法では、パッケージにおける光導波路を横断する方向の側壁のみによって光導波路を固定しており、パッケージ内部に突出する光導波路の端部は固定されないため、周辺部品の発熱、振動・落下等の外力等により光モジュールの使用環境が変化する状況では、光導波路の端部が変形して、反り等が発生することになる。その結果、受発光素子における光信号の受発信部と光導波路における光信号の入出射口との間の距離およびＸＹＺ方向の位置関係が変化して、光結合効率が変動するという問題点がある。

特に、フレキシブル性の高いフィルム型の光導波路を利用する場合は、高分子導波路を用いることが多いゆえ、その場合熱膨張係数自体も大きく、また、その係数もそれぞれ異なる柔軟性の高いコアとクラッドとによって構成されているため、熱による影響を受け易い性質がある。

さらに、特許文献２および３に記載の方法では、受発光素子と光導波路とを直接接着剤で接合しているため、高さ方向が大きくなり小型化が困難であるという問題点がある。

本発明は、上記種々の問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、小型化を図ると共に、光結合効率の変動を抑制することができる光モジュールを提供することである。

本発明の光モジュールは、上記の課題を解決するために、光信号を発信または受信する光素子と、該光素子と光学的に結合して光信号を伝送する、透光性を有する材料から構成されるコア部および該コア部の屈折率とは異なる屈折率を有する材料から構成されるクラッド部を含む光導波路と、該光導波路における光信号の入出射口を含む少なくとも一方の端部および上記光素子を収容するパッケージとを備える光モジュールであって、上記パッケージに収容される上記光導波路の端部における、上記パッケージにおける上記光素子が搭載される底板に対向する側の面が、上記パッケージ内部の空間に突出している部分を含む第１の領域、および、該第１の領域とは異なる第２の領域により構成され、上記パッケージは、上記第１の領域では、該第１の領域を形成する面における少なくとも１辺の一部を支持する一方、上記第２の領域では、該第２の領域を形成する面における少なくとも２辺の一部を支持する支持部を有していることを特徴としている。

光導波路とは、屈折率の大きいコア部と、該コア部の周囲に設けられる屈折率の小さいクラッド部とにより形成され、コア部に入射した光信号を該コア部とクラッド部との境界で全反射を繰り返しながら伝搬するものである。

上記の構成によれば、光素子が搭載されるパッケージの底板に対向する面を構成する第１の領域および第２の領域からなる光導波路の端部において、上記パッケージ内部の空間に突出している部分を含む上記第１の領域では、該第１の領域を形成する面の少なくとも１辺の一部が支持される一方、上記第２の領域では、該第２の領域を形成する面の少なくとも２辺の一部が支持される。

ここで、従来のように、光導波路の端部を、該光導波路を横断する方向のみで支持する場合、具体的には、例えば、底板から立ち上がる側壁によって凹部状に形成されたパッケージの開口面上において、光導波路の端部をパッケージにおける光導波路を横断する方向の側壁のみで支持する場合、すなわち光導波路の第２の領域のみで支持する場合には、光導波路の先端部が支持されていないため、熱または外力等の影響により光導波路の先端部に反り等が生じてしまう。

また、その対策として、突出した光導波路の両端部を固定してしまうということが考えられる。ところが、光導波路の両端部を固定するために、結合する光素子の実装精度と、光導波路の実装精度とを加味した上で、光導波路の安定した接着面積を確保しようとした場合、両端の支持部の間隔を広くした上で、それに対して実装する導波路の幅も広くとる必要があり、それに伴ってフィルム状の光導波路の捻回性が著しく低下するという問題が生じる。

この問題は、双方向通信を行うような場合により顕著となる。つまり、双方向通信を行う場合、従来の機器内の光インターコネクションで提案されているようなリジットな光導波路では、１本の光導波路内に複数のコアを形成して実現するが、この場合、その１本の光導波路の幅が広くなり、十分な捻回性が得られないために、あえて２本の光導波路を送受信モジュール間に形成し、１本あたりの幅を細くすることで捻回性を実現する必要性がある。そのため、それぞれの光導波路の（幅方向の）両側に支持部を設ける場合、上述の理由と同様、２本の光導波路間に十分間隔をあける必要が生じる。これにより、光モジュールの外形が不必要に大型化するだけでなく、発光素子および受光素子と、駆動回路や増幅回路が内蔵されたＩＣとの距離を近づけることができず、電気回路内での信号劣化が発生するリスクが著しく増加する。

これに対して、上記の構成では、光導波路の先端部の領域すなわち上記第１の領域が支持されるため、従来の構成と比較して、光モジュールの使用環境温度の変化や周辺部品の発熱、振動・落下等の外力等によって生じる光導波路の端部の変形を抑制することができる。したがって、光導波路の端部における光信号の入出射口と光素子との間の距離および両者の位置関係を一定に保つことができるため、光結合効率を一定に保つことができる。

また、光導波路の片側の端部のみを支持できるため、光素子とＩＣを接続する配線（ワイヤ）の自由度が増すため、信号ノイズの劣化を引き起こすことなく、また光素子やＩＣといった電子部品の実装位置の自由度が増すため、省スペースでかつ良好な回路設計を実現できる。

さらに、双方向通信のような複数の光導波路を使用する場合であっても、支持部を有するにも関わらず光導波路の間隔を狭めることができ、双方向通信機能がコンパクトに実現できる。

このように、光モジュールの構造を複雑にすることなく、すなわち光導波路の先端部の少なくとも一部を支持するという簡易な構成によって、光モジュールの小型化が図れると共に、光結合効率の変動を抑制することができる。

本発明のさらに他の目的、特徴、及び優れた点は、以下に示す記載によって十分わかるであろう。また、本発明の利益は、添付図面を参照した次の説明で明白になるであろう。

本実施形態における光モジュールの概略構成を示す平面図である。 図１（ａ）に示す光モジュールにおける光導波路の端部の拡大図である。 図１（ａ）に示す光モジュールの概略構成を示す側面図である。 コア部の中心軸が光導波路の中心軸からずれている場合の光モジュールの概略構成を示す平面図である。 光導波路が載置される、パッケージの一部の側壁を、Ｘ軸方向に他の部分よりも厚くした場合の光モジュールの概略構成を示す平面図である。 パッケージの側壁を内部に突出させて、この突出部で光導波路の片側端部を支持する場合の光モジュールの概略構成を示す平面図である。 パッケージの側壁を内部に突出させて、この突出部で光導波路の片側端部を支持する場合の光モジュールの概略構成を示す平面図である。 光導波路の先端部が、パッケージの側壁の開口面上に載置されるように、光導波路の延在方向（Ｙ軸方向）に直交する方向（Ｘ軸方向）に延びて形成されている場合の光モジュールの概略構成を示す平面図である。 光導波路の端部を電子デバイス上で支持する場合の光モジュールの概略構成を示す平面図である。 光導波路を複数本設けた場合の光モジュールの概略構成を示す平面図である。 光導波路を複数本設けた場合の光モジュールの概略構成を示す平面図である。 光導波路を複数本設けた場合の他の光モジュールの概略構成を示す平面図である。 光導波路を支持する支持部がパッケージを形成する側壁と一体化されていない場合の光モジュールの概略構成を示す平面図である。 光導波路のクラッド部が支持部となる場合の光モジュールの概略構成を示す平面図である。 光導波路のクラッド部が支持部となる場合の他の光モジュールの概略構成を示す平面図である。 図１（ａ）に示すパッケージに溝部が形成されている場合の光モジュールの概略構成を示す平面図である。 図１（ａ）に示すパッケージに複数の溝部が形成されている場合の光モジュールの概略構成を示す平面図である。 図１（ａ）に示すパッケージにＶ字型の溝部が形成されている場合の光モジュールの概略構成を示す平面図である。 図１（ａ）に示すパッケージの凹部内に支柱を設けた場合の光モジュールの概略構成を示す平面図である。 図１７に示すパッケージの凹部内にさらに支柱を設けた場合の光モジュールの概略構成を示す平面図である。 図１（ａ）に示すパッケージの凹部内にコの字型の支柱を設けた場合の光モジュールの概略構成を示す平面図である。 図１９（ａ）に示す光モジュールの側面図である。 図１（ａ）に示すパッケージが蓋部を備えた場合の光モジュールの概略構成を示す側面図である。 図２０に示す光モジュールの製造方法を示す側面図である。 図２０に示す蓋部に貫通孔を設けた場合の側面図である。 図２０ ８に示す蓋部を備えた光モジュールの平面図である。 図２２（ａ）および図２２（ｂ）に示す蓋部における貫通孔の他の形態を示す側面図である。 図２２（ａ）および図２２（ｂ）に示す蓋部を備えた光モジュールの平面図である。 図２２（ａ）および図２２（ｂ）に示す蓋部における貫通孔のさらに他の形態を示す側面図である。 図２２（ａ）および図２２（ｂ）に示す蓋部を備えた光モジュールの平面図である。 図２２（ａ）および図２２（ｂ）に示す蓋部に貫通孔を設けると共に、光導波路に接着剤回り込み用溝を設けた場合の側面図である。 図２２（ａ）および図２２（ｂ）に示す蓋部と光導波路とを備えた光モジュールの平面図である。 図２２（ａ）および図２２（ｂ）に示す蓋部に貫通孔および接着剤回り込み用溝を設けた場合の側面図である。 図２２（ａ）および図２２（ｂ）に示す蓋部を備えた光モジュールの平面図である。 図２０に示すパッケージ内部に封止剤を充填した場合の光モジュールの側面図である。 図２７に示す光モジュールの製造工程を示す側面図である。 図２７に示す光モジュールの製造工程を示す側面図である。 図２７に示す光モジュールの製造工程を示す側面図である。 図２７に示す光モジュールの製造工程を示す側面図である。 本実施形態における光モジュールを適用した光配線モジュールの構成例を示す上面図である。 図２９（ａ）に示す光配線モジュールにおけるパッケージ内部の構成例を示す上面図である。 図２９（ａ）に示す光配線モジュールにおけるパッケージ内部の構成例を示す断面図である。 従来の光モジュールの概略構成を示す斜視図である。 図３０に示す光モジュールにおけるパッケージの概略構成を示す斜視図である。

符号の説明

１ 光モジュール
２ 光導波路
２ｃ 入出射口
３ 受発光素子（光素子）
４ ボンディングワイヤ
５ パッケージ
５ａ 開口面（支持部）
５ｂ 溝部
５ｃ 蓋部（支持部）
６ 支柱（支持部）
８ 封止剤

本発明の一実施形態について、図１〜図２９を用いて以下に説明する。

図１（ａ）は本実施形態における光モジュール１の概略構成を示す平面図であり、図１（ｂ）は光導波路２の端部の拡大図であり、図１（ｃ）は上記光モジュール１の概略構成を示す側面図である。

光モジュール１は、光導波路２と、受発光素子（光素子）３と、ボンディングワイヤ４と、パッケージ５とを備えている。

光導波路２は、屈折率の大きいコア部２ａと、該コア部２ａの周囲に接して設けられる屈折率の小さいクラッド部２ｂとにより形成され、コア部２ａに入射した光信号を該コア部２ａとクラッド部２ｂとの境界で全反射を繰り返しながら伝搬するものである。コア部２ａおよびクラッド部２ｂは、柔軟性を有する高分子材料からなるものであるため、光導波路２は柔軟性を有している。また、光導波路は、フレキシブル性を考慮するとフィルム型であることが好ましい。

光導波路２の両端面は４５度の傾斜面に加工されており、光導波路２の入出射口２ｃから入射する光信号が一方の傾斜面（光入射面）において反射され、光導波路２内に導かれる。そして、他方の傾斜面（光出射面）において反射される光信号が入出射口２ｃから出射する。なお、光導波路２の端面の角度は４５度に限定されるものではなく、入射される光信号を光導波路２内へ導くことができればよく、例えば、該端面が直角に加工されていてもよい。

受発光素子３は、電気信号を光信号に、光信号を電気信号にそれぞれ変換するものである。また、受発光素子３は、面受発光型の素子であり、パッケージ５内部に搭載される搭載面とは反対側の面から光信号を発信および受信するものである。

ボンディングワイヤ４は、受発光素子３と電気配線（図示せず）とを接続して、電気信号を伝達するためのものである。

パッケージ５は、底板から立ち上がる側壁により四方を囲われた凹部を形成してなるものであり、その上部には開口面（支持部）５ａを有する構成である。そして、パッケージ５の凹部内には、上述の光導波路２、受発光素子３およびボンディングワイヤ４が実装される。

ここで、光モジュール１の製造方法について、以下に説明する。なお、図１および後述する各図において、パッケージ５の開口面５ａにおける光導波路２の長手方向に平行する軸をＹ軸、Ｙ軸に直交する軸をＸ軸、座標平面をＸ−Ｙ平面、Ｘ−Ｙ平面に直交する軸をＺ軸とする。

まず、治具等により固定されたパッケージ５の底板に、予め受発光素子３とボンディングワイヤ４と電気配線（図示せず）と電気接続部（図示せず）とを半田付け等による方法で実装しておく。なお、受発光素子３は、パッケージ５内部における角部付近に実装しておくことが好ましい。次に、光導波路２をエアチャック等を用いて把持し、パッケージ５の上方（Ｚ軸方向）に設置された画像認識装置（図示せず）によって、受発光素子３と光導波路２との位置調整を行う。そして、画像認識装置の映像が、図１（ｂ）に示すように、光導波路２の傾斜端面におけるコア部の投影部（入出射口）２ｃと受発光素子３の受発信部３ａとが合致する位置において、光導波路２をパッケージ５の開口面５ａ上に接着等の方法により固定する。

ここで、パッケージ５に収容される光導波路２の端部における、パッケージ５における受発光素子３が搭載される底板に対向する側の面、ここでは受発光素子３に対向する面を、パッケージ５に収容される光導波路２の端部における、パッケージ５内部の空間に突出している部分を含む、換言すると、光信号の入出射口２ｃを含む第１の領域、および、該第１の領域とは異なる第２の領域と定義すると、本実施形態における光モジュール１のパッケージ５は、上記第１の領域では、該第１の領域を形成する面における少なくとも１辺の一部を、パッケージ５を形成するＹ軸方向に平行する側壁により支持する一方、上記第２の領域では、該第２の領域を形成する面における少なくとも２辺の一部を、パッケージ５を形成するＸ軸方向に平行する側壁により支持するように構成されている。

すなわち、光導波路２の入出射口２ｃの周囲を、パッケージ５を形成するＸ軸方向に平行する側壁とＹ軸方向に平行する側壁との、少なくとも２軸方向で支持することができる。

上記の方法によって製造された光モジュール１における光伝送の仕組みの一例について以下に簡単に説明する。

駆動ＩＣ（図示せず）から電気信号を受信した発光素子３は、この電気信号に対応する光信号を発信する。次に、発光素子３から発信された光信号は、光導波路２の一方の入出射口２ｃから入射し、傾斜端面で光導波路２内部方向へ反射する。そして、光信号は光導波路２の内部で反射を繰り返しながら伝搬して、光導波路２の傾斜端面で反射し他方の入出射口２ｃから出射して受光素子３に受信される。そして、受光素子３に受信された光信号は、電気信号に変換され次段のアンプ等（図示せず）によって所望の出力に増幅される。

上述のように、本実施形態における光モジュール１によれば、光導波路２の端部を支持することができるため、光導波路２における光信号の入出射口２ｃ付近に生じる、熱による変形および振動、落下等の機械的要因により加わる外力による変形を抑制することができる。したがって、複雑な構造、例えばフリップチップ構造のように回路基板の両面に受発光素子３と光導波路２とを形成する構造とすることなく、簡易な構成によって受発光素子３と光導波路２との光結合効率の変動を抑制することができる。

なお、本実施形態では、光導波路２の端部がパッケージ５の開口面５ａ上に載置されるようにして支持される構成であるが、他の構成として例えば、パッケージ５を形成するＹ軸に平行する側壁における、パッケージ５内部の空間を臨む面に、光導波路２の側面が接着固定されていてもよい。これにより、光導波路２における光信号の入出射口２ｃ周囲を２方向で支持することができる。光導波路２の片側の端部のみを保持しているために、受発光素子３とＩＣを接続する配線（ワイヤ）の自由度が増すため、信号ノイズの劣化を引き起こすことなく、また受発光素子やＩＣといった電子部品の実装位置の自由度が増すため、省スペースでかつ良好な回路設計を実現できる。

ここで、図２に示すように、コア部２ａの中心軸が光導波路２の中心軸からずれている構成であってもよい。これにより、パッケージ５の開口面５ａ上に載置できる、光導波路２端部の領域を拡大することができるため、光導波路２の端部をより確実に支持することができる。

また、図３に示すように、光導波路２が載置される、パッケージ５の一部の側壁を、Ｘ軸方向に他の部分よりも厚くした構成としてもよい。

光モジュール１に用いられるパッケージ５は、一般的に、光導波路２保護の観点から蓋構造とする場合が多い。この場合、パッケージ５の側壁は、蓋部材との接着のためのスペースとして確保されることがある。このような場合に、側壁の一部のみを厚くすることにより、蓋と光導波路２との接着面積を拡大することが可能となる。

なお、側壁の形状は、図３に示す形状に限定されるものではなく、様々な形状が適用可能である。例えば、図４および図５に示すように、パッケージ５の側壁を内部に突出させて、この突出部で光導波路２の片側端部を支持する構成であってもよい。

近年、特にモバイル端末のような情報端末においては、実装するデバイスの極度な小型化が要求されるケースが頻発しており、そのしわ寄せが、パッケージ５内のデバイス実装面積にきている。そのため、少しでも多くの実装（回路）面積を確保する必要がある。この点、図４および図５に示す構成によれば、光導波路２を支持する側壁の面積を抑えることができるため、光導波路２の端部の変形を防止できるとともに、パッケージ５内のデバイス実装面積を拡大することができる。

ここで、光導波路２は、図６に示すように、その先端部が、パッケージ５の側壁の開口面５ａ上に載置されるように、光導波路２の延在方向（Ｙ軸方向）に直交する方向（Ｘ軸方向）に延びて形成されている構成であってもよい。フレキシブルな光導波路２は必然的に有機系の光導波路となり、従来の無機系の導波路とは異なり、切断工程においては、その自由度が大幅に増しているため、必ずしも矩形の光導波路を前提とする必要はなく、図６に示すような切断方法は、既存のフィルム切断技術により、容易に実現可能である。この構成によれば、パッケージ５内におけるデバイスの実装面積をより多く確保することができる。

また、光導波路２の端部を支持する他の構成として、図７に示すように、受発光素子３の近辺に実装される電子デバイス１０、具体的には例えばチップ抵抗やチップコンデンサを利用してもよい。具体的には、光導波路２の端部を上記電子デバイス１０上で支持する構成である。

光導波路２が非常にフレキシブルであること、受発光素子３はワイヤボンディングされていることを前提に考えると、支持部として利用する電子デバイス１０は、受発光素子３とワイヤ部とを合わせた高さよりも高い必要がある。チップ部品の実装高さは、近年の実装技術により非常に安定しており、支持部として適用可能であるため、回路面積を減らすことなく光導波路２の端部を支持することが可能となる。

ところで、配線に大きな捻回性が要求されるような可動的な構造を有する機器に光モジュールを搭載して、双方向通信を実現する場合は、１本の光導波路２に複数のコア部２ａを形成するという従来の構成では１本あたりの光導波路２の幅が大きくなるため、捻回性が著しく阻害される。

そこで、図８および図９に示すように、１本の光導波路２の幅をできるだけ狭くして複数の光導波路２を搭載する構成とすることが好ましい。この構成によれば、上述の接着面積の問題は、コア部２ａの本数分だけ積算した状態を考慮すればよい。そして、上記の構成により、特に光導波路２の両端を支持する場合と比較すると、光導波路２の片側端部のみを支持する構成にすることで、上記問題は大幅に低減することができる。さらに、コア部２ａ間の間隔を狭く構成することが可能となるため、また、配線の引き出し方向に自由度が増すため、駆動および増幅機能を有する送受信ＩＣとの距離が送受信の２つの素子に対して短くなり、接続配線（ワイヤ）の長さに起因する信号劣化を抑えることが可能となる。もしくは、無駄にＩＣを大きくして各受発光素子の近傍にＩＣパッドを形成する必要がなくなる。

また、図８に示す構成によれば、支持部が遮光壁となって光クロストークの低減を実現できる。また、図９に示す構成によれば、光導波路２をあえてパッケージ５の両方の側壁で支持することにより、ＩＣの配置に自由度を与え、ＩＣと受発光素子３とを接続するワイヤの長さの最短化を図ることができる。

ここで、図８および図９に示す構成により奏する効果を実現する構成例について、図１０に示す。図１０に示す構成によれば、光導波路２の端部を支持することができるとともに、発光素子３と受光素子３との間に側壁を設けることができるため、双方向通信における光クロストークを低減することができる。なお、ＩＣを１チップで形成する場合は、ワイヤの長さに起因する信号劣化は、信号がもっとも微弱な配線部である、受光素子と初段の増幅回路との間で発生するため、送受信ＩＣは受信側に配置して構成しても良い。

なお、光導波路２を支持する支持部は、図１１に示すように、パッケージを形成する側壁と一体化していなくてもよい。また、極端な捻回性が求められない場合は、光導波路２内に複数のコア部２ａを形成しても良い。同図の場合は、光導波路２の接着面積の小型化と、光クロストークの低減とを実現するための側壁は、１本の光導波路中に形成される２つのコア部２ａの間が支持されるように構成されている。これにより、光導波路２が１本でその内部に複数のコア部２ａが形成されている場合においても、光導波路２の幅を広げることなく捻回性を確保することができる。

また、光導波路２は、図１２および図１３に示すように、光導波路２の先端の一部であって、かつ光路でない部分すなわちクラッド部２ｂを利用して、支持部を形成してもよい。この先端部は、下部クラッド部２ｂを残す形でフィルムを切断、もしくは、除去しても良いし、フィルム状の光導波路２を形成した後に、同様の薄膜フィルムを貼り付けても良い。図１２は、支持部をパッケージ５内に実装される電子デバイス上に載置させた状態を示す図であり、図１３は、光導波路２が横断する側壁に対向する側の側壁（開口部５ａ）に載置させた状態を示す図である。支持部を対向するパッケージ５の側壁に形成した例である。なお、クラッド部２ｂの代わりにクラッド部２ｂの下に別の基材、例えばフィルムを貼り付けた構造で実現しても良い。

このように、光モジュール１の封止の目的等、必然的に形成されているパッケージ５の一部を利用することで、光導波路２端部の支持に余計な面積を割り当てる必要はなく、また、この場合は、例えば図１２および図１３では３方向へのワイヤの引き回しが可能となるなど、自由度を著しく向上させることができる。

次に、図１４に示すように、パッケージ５における光導波路２が支持される側壁のパッケージ５内部の空間側の面に、Ｚ軸方向に平行する溝部５ｂが形成されている構成であってもよい。なお、溝部５ｂのＸ軸方向の幅は、光導波路２のＸ軸方向の幅よりも小さく、かつ受発光素子３のＸ軸方向の幅よりも大きい構成である。また、溝部５ｂのＹ軸方向の幅、すなわち溝部５ｂの深さは、受発光素子３における光信号の受発信部３ａを収容できる程度の大きさを有していることが好ましい。

これにより、光導波路２の入出射口２ｃの周囲３方向を囲うようにして、光導波路２の端部を支持することができる。つまり、光導波路２の端部をＸ軸方向と２箇所のＹ軸方向との３軸方向で支持することができる。したがって、光導波路２の端部をより確実に支持することができる。

また、図１５に示すように、溝部５ｂがパッケージ５の一方の側壁に複数設けられている構成であってもよい。この構成によれば、複数の光導波路２を用いる場合や単一の光伝送媒体（図示せず）に複数の光導波路が形成される光ケーブルを用いる場合に、各光導波路２に対応させて溝部５ｂを設けることによって、各光導波路２の端部または光伝送媒体の端部を支持することができる。これにより、光結合効率の変動を抑制した伝送効率の高い光モジュール１を実現することができる。

なお、溝部５ｂは、図１６に示すように、Ｖ字型に形成されていてもよい。この構成によれば、光導波路２の入出射口２ｃの周囲２方向を支持することができる。

ここで、光導波路２の端部を支持するように、パッケージ５の凹部内に支柱（支持部）６を設ける構成であってもよい。図１７は、該構成を示す平面図である。

支柱６は、Ｙ軸方向に長い角柱型の形状であり、Ｚ軸方向の高さがパッケージ５の側壁の高さと等しい構成である。そして、支柱６は、パッケージ５におけるＹ軸方向に平行する側壁に対向するように上記凹部内に設けられ、支柱６と該側壁との間には、受発光素子３が搭載される構成である。

上記の構成によれば、光導波路２の端部を、パッケージ５の側壁と支柱６とによって支持することができる。

図１８は、図１７の構成において、支柱６をさらに設けた場合の光モジュール１の概略構成を示す側面図である。同図の構成によれば、光導波路２の端部をＸ軸方向で２つの支柱６によって支持することができる。また、例えば、複数の光導波路２を用いる場合や単一の光伝送媒体に複数の光導波路が形成される光ケーブルを用いる場合にも、それぞれの光導波路２に対応して支柱６を設けることによって、同様に、各光導波路２の端部または光伝送媒体の端部を支持することができる。

なお、図１９（ａ）および図１９（ｂ）に示すように、支柱６は、コの字型に形成されているものであってもよい。これにより、光導波路２の入出射口２ｃの周囲３方を囲うようにして、光導波路２の端部を支持することができる。つまり、光導波路２の端部をＸ軸方向と２箇所のＹ軸方向との３軸方向で支持することができる。これにより、光導波路２の端部の変形をより確実に抑制することができる。

なお、光導波路２の端部を支持する支柱６のＺ軸方向の高さが、受発光素子３と同じ高さであってもよい。この場合には、光導波路２と受発光素子３とが密着した状態で光導波路２の端部を支持することができる。これにより、光導波路２と受発光素子３との接続損失を軽減することができる。また、光導波路２と受発光素子３との位置関係における許容誤差を大きくとることができる。

ここで、パッケージ５が、該パッケージ５の凹部を塞ぐ蓋部（支持部）５ｃを備える構成であってもよい。図２０は、パッケージ５が蓋部５ｃを備えた光モジュール１の概略構成を示す側面図である。

蓋部５ｃは、パッケージ５の開口面５ａに接着等の方法により固定され、パッケージ５内部を閉じるものである。この蓋部５ｃを備えた光モジュールの製造方法について図２１を用いて以下に説明する。

まず、蓋部５ｃにおけるパッケージ５に接着される面に、光導波路２を予め接着等の方法により固定する。そして、蓋部５ｃと光導波路２とを一体化させた状態でエアチャック等を用いて把持し、パッケージ５の開口面５ａに接着固定する。なお、光導波路２と受発光素子３とが確実に光結合するように、光導波路２を蓋部５ｃに接着する際に、予め接着位置をマーキングしておくことが好ましい。

これにより、Ｚ軸方向の異なる面、すなわちパッケージ５の開口面５ａと蓋部５ｃとの２方向で、光導波路２の端部を支持することができる。

なお、図２２（ａ）および図２２（ｂ）に示すように、蓋部５ｃに接着剤注入用の貫通孔５ｄを設ける構成としてもよい。これにより、光導波路２を蓋部５ｃに位置合わせしてから貫通孔５ｄに接着剤を注入して接着することができるため、光導波路２と蓋部５ｃとの接着処理が容易になる。

また、貫通孔５ｄから接着剤を注入して光導波路２と蓋部５ｃとを接着することができるため、光導波路２をパッケージ５の開口面５ａに接着処理した後に、蓋部５ｃをパッケージ５に接着してもよい。これにより、光導波路２と受発光素子３との位置合わせを予め容易に行うことができる。

なお、貫通孔５ｄの形状は、特に限定されるものではなく、例えば、図２３（ａ）および図２３（ｂ）に示すように、小さい貫通孔５ｄを複数設ける構成であってもよい。

また、図２４（ａ）および図２４（ｂ）、図２５（ａ）および図２５（ｂ）に示すように、蓋部５ｃまたは光導波路２に接着剤回り込み用溝７を形成してもよい。さらに、図２６（ａ）および図２６（ｂ）に示すように、蓋部５ｃに貫通孔５ｄを設けると共に、蓋部５ｃの光導波路が接着される面において、Ｘ軸方向に長い接着剤回り込み用溝７を形成してもよい。これらの構成によれば、光導波路２と蓋部５ｃとの接着力を増大させることができるため、光導波路２の端部の変形をより確実に抑制することができる。

ここで、上述の図２０〜図２６（ａ）および図２６（ｂ）に示す構成に加えて、さらに封止剤８によって光導波路２を支持する構成としてもよい。

図２７は、パッケージ５内部に封止剤８を充填した場合の光モジュール１の概略構成を示す側面図である。以下にその製造方法について図２８（ａ）〜図２８（ｄ）を用いて説明する。

まず、パッケージ５の開口面５ａに、光導波路２と同形状の型取り部材９を受発光素子と位置合わせして設置する（図２８（ａ））。次に、パッケージ５内部に樹脂製の封止剤８を注入し硬化させる（図２８（ｂ））。そして、型取り部材９を除去し（図２８（ｃ））、予め接着固定して一体化された光導波路２と蓋部５ｃとをパッケージ５の開口面５ａに接着固定する。これにより、封止剤で光導波路２の入出射口２ｃを支持することができるため、光導波路２の端部をより確実に支持することができる。

なお、型取り部材９を使用せずに、図２１に示す方法によって閉じられたパッケージ５内に封止剤８を注入するための小径孔を蓋部５ｃに設ける構成としてもよい。

本実施の形態では、光導波路２とパッケージ５と蓋部５ｃとを接着剤により接着固定する構成としているが、接着方法はこれに限定されるものではなく、例えば、接着シート、熱融着、ＵＶ融着等により接着する構成としてもよい。

また、本実施の形態では、光導波路２は、開口面５ａ、蓋部５ｃおよび支柱６等の支持部と面接触して支持される構成であるが、これに限定されるものではなく、例えば、該支持部と点接触または線接触して支持される構成であってもよい。

ここで、本実施形態における光モジュール１を光配線モジュールとして適用した構成例について図２９（ａ）〜図２９（ｃ）に示す。

同図に示すように、光配線モジュール２０は、光導波路２と、受発光素子３と、これらを収容するパッケージ５とを備える光モジュール１、および、受発光素子３と、発光素子３の発光を駆動する駆動用ＩＣと受光素子３が受光する光信号を電気信号として増幅する増幅用ＩＣとを搭載する回路基板から構成されている。

これにより、小型、薄型の民生機器に搭載可能な、光結合効率の変動を抑制した光配線モジュールを実現することができる。

以上のように、本発明の光モジュールでは、上記パッケージは、底板から立ち上がる側壁によって凹部状に形成され、上記パッケージにおける上記光導波路を横断する、上記第２の領域を支持する側壁と、該横断する側壁とは異なる方向の、上記第１の領域を支持する側壁とが、上記支持部となる構成であってもよい。

上記の構成によれば、光導波路の端部は、パッケージにおける上記光導波路を横断する側壁と該横断する側壁とは異なる方向の側壁とによって支持される。これにより、光導波路の端部を２方向で支持することができるため、光導波路の端部の変形を抑制することができる。

また、上記光モジュールでは、上記パッケージは、底板から立ち上がる側壁によって凹部状に形成され、上記パッケージにおける上記光導波路を横断する側壁が上記支持部となり、該側壁は、上記光導波路の端部における上記光導波路を横断する方向の両端部を支持するように、該側壁における上記パッケージ内部の空間側の面に溝部を有する構成であってもよい。

これにより、光導波路の端部における上記光導波路を横断する方向の両端部を支持することができるため、光導波路の端部の変形を抑制することができる。

また、上記光モジュールでは、上記パッケージは、底板から立ち上がる側壁によって凹部状に形成される共に、該凹部内に上記支持部となる支柱を備え、上記光導波路の端部は、該光導波路を横断する、上記第２の領域を支持する側壁と、上記第１の領域を支持する上記支柱とに支持されている構成であってもよい。

上記の構成によれば、光導波路の端部は、パッケージ内に備えられる支柱と該光導波路を横断する側壁とに支持される。これにより、光導波路の端部を２方向以上で支持することができるため、光導波路の端部の変形をより確実に抑制することができる。

また、上記光モジュールでは、上記パッケージは、上記支持部となるコの字型の支柱を備え、上記第２の領域では、上記光導波路の端部における該光導波路の長手方向を支持する一方、上記第１の領域では、該長手方向に直交する方向を支持するように、該光導波路の端部が上記コの字型の支柱に支持されている構成であってもよい。

上記の構成によれば、光導波路の端部は、該端部における該光導波路の長手方向および該長手方向に直交する方向で支持される。これにより、光導波路の端部をコの字型支柱におけるそれぞれの辺上、つまり３方向で支持することができるため、光導波路の端部に生じる変形をより確実に抑制することができる。

また、上記光モジュールでは、上記パッケージは、底板から立ち上がる側壁によって凹部状に形成される共に、該凹部の開口面上に接して該パッケージ内部の空間を閉じるための蓋部を備え、上記光導波路の端部は、上記蓋部に接着固定され、上記光導波路を横断する側壁と上記蓋部とが、上記支持部となる構成であってもよい。

上記の構成によれば、光導波路の端部は、該端部を接着固定する蓋部とパッケージの側壁とで支持される。これにより、光導波路の端部における第１の面と該第一の面とは反対の第２の面との、少なくとも２方向で光導波路の端部を支持することができるため、光導波路の端部に生じる変形を抑制することができる。

また、上記光モジュールでは、上記パッケージの内部に封止剤が充填されている構成であってもよい。

これにより、パッケージの内部に封止剤が充填されているため、光導波路の端部を確実に支持して、光導波路の端部に生じる変形を抑制することができる。そして、光素子も封止剤により確実に固定することができるため、光素子と光導波路の端部における光信号の入出射口との間の距離および両者の位置関係を一定に保つことができる。したがって、光結合効率の変動を抑制することができる。

また、上記光モジュールでは、上記パッケージは、さらに電子部品を収容し、上記光導波路の上記パッケージの底板への投影領域が、上記電子部品と上記支持部との間の領域に形成されるように、上記電子部品が上記パッケージに設けられている構成であってもよい。

また、上記光モジュールでは、上記支持部は、光を遮蔽する部材であってもよい。

発明の詳細な説明の項においてなされた具体的な実施態様または実施例は、あくまでも、本発明の技術内容を明らかにするものであって、そのような具体例にのみ限定して狭義に解釈されるべきものではなく、本発明の精神と次に記載する特許請求事項との範囲内で、いろいろと変更して実施することができるものである。

産業上の利用の可能性

フレキシブルな光ケーブルによる光伝送が可能となるため、携帯電話、ノートＰＣ、ＰＤＡ（携帯情報端末）、液晶ＴＶ、デスクトップモニタ、プリンタ、車載電装機器、サーバ、ルータ、試験機、その他民生機器および汎用機器等の基板間のデータ伝送ケーブルとして利用することができる。

Claims (11)

1. 光信号を発信または受信する光素子と、該光素子と光学的に結合して光信号を伝送する、透光性を有する材料から構成されるコア部および該コア部の屈折率とは異なる屈折率を有する材料から構成されるクラッド部を含む光導波路と、該光導波路における光信号の入出射口を含む少なくとも一方の端部および上記光素子を収容するパッケージとを備える光モジュールであって、
   上記パッケージに収容される上記光導波路の端部における、上記パッケージにおける上記光素子が搭載される底板に対向する側の面が、上記パッケージ内部の空間に突出している部分を含む第１の領域、および、該第１の領域とは異なる第２の領域により構成され、
   上記パッケージは、上記第１の領域では、該第１の領域を形成する面における少なくとも１辺の一部を支持する一方、上記第２の領域では、該第２の領域を形成する面における少なくとも２辺の一部を支持する支持部を有していることを特徴とする光モジュール。
2. 上記パッケージは、底板から立ち上がる側壁によって凹部状に形成され、
   上記パッケージにおける上記光導波路を横断する、上記第２の領域を支持する側壁と、該横断する側壁とは異なる方向の、上記第１の領域を支持する側壁とが、上記支持部となることを特徴とする請求項１に記載の光モジュール。
3. 上記パッケージは、底板から立ち上がる側壁によって凹部状に形成される共に、該凹部内に上記支持部となる支柱を備え、
   上記光導波路の端部は、該光導波路を横断する、上記第２の領域を支持する側壁と、上記第１の領域を支持する上記支柱とに支持されていることを特徴とする請求項１に記載の光モジュール。
4. 上記パッケージは、底板から立ち上がる側壁によって凹部状に形成される共に、該凹部内に上記支持部となる支柱を備え、
   上記光導波路の端部は、該光導波路を横断する、上記第２の領域を支持する側壁と、上記第１の領域を支持する上記支柱とに支持されていることを特徴とする請求項２に記載の光モジュール。
5. 上記パッケージは、底板から立ち上がる側壁によって凹部状に形成される共に、該凹部の開口面上に接して該パッケージ内部の空間を閉じるための蓋部を備え、
   上記光導波路の端部は、上記蓋部に接着固定され、
   上記光導波路を横断する側壁と上記蓋部とが、上記支持部となることを特徴とする請求項１に記載の光モジュール。
6. 上記パッケージは、底板から立ち上がる側壁によって凹部状に形成される共に、該凹部の開口面上に接して該パッケージ内部の空間を閉じるための蓋部を備え、
   上記光導波路の端部は、上記蓋部に接着固定され、
   上記光導波路を横断する側壁と上記蓋部とが、上記支持部となることを特徴とする請求項２に記載の光モジュール。
7. 上記パッケージは、底板から立ち上がる側壁によって凹部状に形成される共に、該凹部の開口面上に接して該パッケージ内部の空間を閉じるための蓋部を備え、
   上記光導波路の端部は、上記蓋部に接着固定され、
   上記光導波路を横断する側壁と上記蓋部とが、上記支持部となることを特徴とする請求項３に記載の光モジュール。
8. 上記パッケージは、底板から立ち上がる側壁によって凹部状に形成される共に、該凹部の開口面上に接して該パッケージ内部の空間を閉じるための蓋部を備え、
   上記光導波路の端部は、上記蓋部に接着固定され、
   上記光導波路を横断する側壁と上記蓋部とが、上記支持部となることを特徴とする請求項４に記載の光モジュール。
9. 上記パッケージは、さらに電子部品を収容し、
   上記光導波路の上記パッケージの底板への投影領域が、上記電子部品と上記支持部との間の領域に形成されるように、上記電子部品が上記パッケージに設けられていることを特徴とする請求項１に記載の光モジュール。
10. 上記支持部は、光を遮蔽する部材であることを特徴とする請求項１に記載の光モジュール。
11. 上記パッケージの内部に封止剤が充填されていることを特徴とする請求項１〜１０のいずれか１項に記載の光モジュール。

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