WO2007074911A1

WO2007074911A1 - 光モジュール

Info

Publication number: WO2007074911A1
Application number: PCT/JP2006/326277
Authority: WO
Inventors: Hiroshi Sameshima; Takayoshi Koike; Naru Yasuda; Hayami Hosokawa; Hiroto Nozawa
Original assignee: Omron Corporation
Priority date: 2005-12-28
Filing date: 2006-12-28
Publication date: 2007-07-05
Also published as: KR100953486B1; US20090202199A1; JPWO2007074911A1; EP1967878A4; KR20080073350A; EP1967878A1; US8052337B2; JP4645651B2; CN101351733B; CN101351733A

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

明細書

光モシユール

技術分野

[0001] 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。

背景技術

[0002] 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。

[0003] 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、配線が求められている。

[0004] 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。

[0005] 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。

[0006] 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。

[0007] 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 (フエルール)を取り付けてノ¾ /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。

[0008] また、光ケーブルとして光導波路を用いる場合には、ノ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、上記フヱ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、な、。

[0009] 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、ノッケージ 101に光導波路 102を挿入するための揷入口 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。

[0010] 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。

特許文献 1 :特開平 6— 82660号公報（1994年 3月 25日公開）

特許文献 2：特開 2003 - 302544号公報（2003年 10月 24日公開）

特許文献 3 :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。

[0011] 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エ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。

[0012] 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ユ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。

[0013] 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ぐまた、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。

[0014] 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。

[0015] 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。

発明の開示

[0016] 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力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、上記ノ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、ることを特徴として、る。 [0017] 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。

[0018] 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の領域力なる光導波路の端部において、上記パッケ一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。

[0019] 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。

[0020] 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。

[0021] 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ヽ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力この場合、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ぐ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。

[0022] 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。

[0023] 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ぐまた光素子や I C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。

[0024] 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。

[0025] このように、光モジュールの構造を複雑にすることなぐ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。

[0026] 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力るであろう。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。

図面の簡単な説明

[0027] [図 1(a)]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(b)]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(c)]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。

[図 2]コア部の中心軸が光導波路の中心軸力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。

[図 3]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。

圆 4]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。

圆 5]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。

[図 6]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。

圆 7]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。

圆 8]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圆 9]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

[図 10]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。

圆 11]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 V、場合の光モジュールの概略構成を示す平面図である。

圆 12]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。

[図 13]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 14]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 15]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ユールの概略構成を示す平面図である。

[図 16]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ユールの概略構成を示す平面図である。圆 17]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 18]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 19(a)]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(b)]図 19 (a)に示す光モジュールの側面図である。

圆 20]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 21]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 22(a)]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 22(b)]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 23(a)]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 23(b)]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 24(a)]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 24(b)]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圆 25(a)]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 25(b)]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。

圆 26(a)]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 26(b)]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 27]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。

圆 28(a)]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。

圆 28(b)]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。

圆 28(c)]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。

圆 28(d)]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 29(a)]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(b)]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(c)]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。

[図 30]従来の光モジュールの概略構成を示す斜視図である。

[図 31]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 ノッケージ

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

発明を実施するための最良の形態 [0029] 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。

[0030] 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。

[0031] 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、ノッケージ 5とを備えている。

[0032] 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 2 aおよびクラッド部 2bは、柔軟性を有する高分子材料力も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。

[0033] 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 2 c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ぐ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ぐ例えば、該端面が直角に加工されて、てもよ！/、。

[0034] 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力光信号を発信および受信するものである。

[0035] 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。

[0036] ノ¾ /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、ノッケージ 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。

[0037] 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、ノ¾ /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。

[0038] 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。

[0039] ここで、ノッケージ 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、ノッケージ 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のノッケージ 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、ノッケージ 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、ノッケージ 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。

[0040] 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。

[0041] 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。

[0042] 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）によつて所望の出力に増幅される。

[0043] 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ぐ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

[0044] なお、本実施形態では、光導波路 2の端部がノ^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力他の構成として例えば、ノッケージ 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ヽるために、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ぐまた受発光素子や 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。

[0045] 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の中心軸力ずれて!/、る構成であってもよい。これにより、ノッケージ 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さる。

[0046] 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。

[0047] 光モジュール 1に用いられるノッケージ 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、ノッケージ 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。

[0048] 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ぐ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。

[0049] 近年、特にモパイル端末のような情報端末にぉ、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、ノッケージ 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。

[0050] ここで、光導波路 2は、図 6に示すように、その先端部が、ノ¾ /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ぐ図 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、ノッケージ 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。

[0051] 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。

[0052] 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。

[0053] 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。

[0054] 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。

[0055] 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ィ匕を図ることができる。

[0056] 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、信号力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。

[0057] 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ィ匕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、る場合にぉ、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。

[0058] 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の先端の一部であつて、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。

[0059] 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ぐまた、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。

[0060] 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ぐかつ受発光素子 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 3 aを収容できる程度の大きさを有して、ることが好ま U、。

[0061] 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。 [0062] 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。

[0063] 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。

[0064] 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。

[0065] 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、ノッケージ 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。

[0066] 上記の構成によれば、光導波路 2の端部を、ノッケージ 5の側壁と支柱 6とによって支持することができる。

[0067] 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。

[0068] 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。

[0069] 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。

[0070] ここで、ノッケージ 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、ノッケージ 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。

[0071] 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 2 1を用いて以下に説明する。

[0072] 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ヤ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、。

[0073] 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。

[0074] 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。

[0075] 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。

[0076] なお、貫通孔 5dの形状は、特に限定されるものではなぐ例えば、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。

[0077] 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。

[0078] 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。

[0079] 図 27は、ノッケージ 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っ、て図 28 (a)〜図 28 (d)を用いて説明する。

[0080] 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内部に榭脂製の封止剤 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。

[0081] 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。

[0082] 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ぐ例えば、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。

[0083] 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ぐ例えば、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。

[0084] 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、て図 29 (a)〜図 29 (c)に示す。

[0085] 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カゝら構成されている。

[0086] 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。

[0087] 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、。

[0088] 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帘 Uすることができる。

[0089] 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つ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、。

[0090] 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。

[0091] 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つ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!ヽる構成であってもよヽ。

[0092] 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。

[0093] 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、る構成であってもよい。

[0094] 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。

[0095] 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つ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。

[0096] 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一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。

[0097] 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。

[0098] 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。

[0099] 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。

[0100] 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!/、。 [0101] 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ぐ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

[0102] 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、 P DA (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、サーノ^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

請求の範囲

[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力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ユーノレ o

[2] 上記パッケージは、底板力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、底板力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、底板力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、底板力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、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に記載の光モジユーノレ o

[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！、ずれ力 1項に記載の光モジュール。