WO2021009912A1 - 光電ファイバおよび通信装置 - Google Patents

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WO2021009912A1
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photoelectric
wiring
chip
external electrode
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佐藤　昇男
荒武　淳
阿部　淳
田中　拓也
光太 鹿間
高雄 福滿
裕士 石川
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日本電信電話株式会社
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Definitions

  • the present invention relates to a photoelectric fiber and a communication device, and more specifically, to a photoelectric fiber having a photoelectric conversion element at an end of a fiber for transmitting an optical signal, and a communication device using the photoelectric fiber.
  • a communication device used for communication using fibers has, for example, a configuration in which a digital signal processing unit that performs signal processing and an optical transceiver are connected on a printed circuit board.
  • an LSI (integrated circuit) 1001 and a pluggable optical transceiver 1003 are provided on a printed circuit board 1002, and both are connected by a high-frequency electric wiring 1004.
  • the LSI 1001 constitutes a digital processing unit that performs communication signal processing and a transmission / reception unit including a digital-to-analog conversion circuit.
  • the pluggable optical transceiver 1003 converts an electric signal input from the LSI 1001 via the high-frequency electric wiring 1004 into an optical signal in the pluggable optical transceiver 1003 and sends it to the outside of the printed substrate 1002 by the optical fiber 1005.
  • the optical signal received from the optical fiber 1005 is converted into an electric signal and output from the LSI 1001 to the LSI 1001 via the high-frequency electric wiring 1004.
  • a photoelectric conversion element such as a laser diode (LD) or a photodiode (PD) and a core of an optical fiber 1005 are optically coupled.
  • a standard connector fitting structure 1006 is often used. Therefore, the size of the pluggable optical transceiver 1003 is several cm square, which is larger than that of the LSI 1001. Further, in order to take out the optical fiber 1005 to the outside of the printed circuit board 1002, the pluggable optical transceiver 1003 is arranged on the peripheral edge of the printed circuit board 1002.
  • the distance connected by the high-frequency electric wiring 1004 on the printed circuit board 1002 becomes long, so that the electric signal deteriorates.
  • a waveform correction circuit chip for waveform shaping, timing shaping, reproduction, etc. can be provided, but if the waveform correction circuit chip is provided, the size of the LSI 1001 and the pluggable optical transceiver 1003 becomes even larger. As a result, there is a problem that the number of pluggable optical transceivers that can be connected to one LSI is limited, and the transmission capacity of the communication device as a whole also reaches a plateau.
  • an object of the present invention is to reduce the size of the optical transceiver.
  • the photoelectric fiber (100) is formed in succession with a fiber (101) having a core (102) through which light is guided, and is a photoelectric conversion element.
  • the photoelectric conversion chip (113) includes an electric portion (110) accommodating the photoelectric conversion chip (113) having the above, and an external electrode (111) formed on the surface of at least one of the fiber and the electric portion. , Optically connected to the core and electrically connected to the external electrode.
  • the transceiver that converts the electric signal into an optical signal or the optical signal received from the fiber into an electric signal can be miniaturized. .. By reducing the size, it can be arranged in the vicinity of the LSI, so that the high-frequency electric signal wiring can be shortened and signal deterioration can be prevented. Further, since it can be achieved by arranging a plurality of them in parallel, it has an excellent effect that the transmission capacity of the communication device as a whole can be increased.
  • FIG. 1A is a diagram showing a configuration of a photoelectric fiber according to a first embodiment of the present invention.
  • FIG. 1B is a diagram showing a configuration of a photoelectric fiber according to a first embodiment of the present invention.
  • FIG. 1C is a diagram showing an example of a photoelectric conversion circuit in a photoelectric fiber according to the first embodiment of the present invention.
  • FIG. 1D is a diagram for explaining a communication device including a photoelectric fiber according to the first embodiment of the present invention.
  • FIG. 1E is a diagram for explaining a communication device including a photoelectric fiber according to the first embodiment of the present invention.
  • FIG. 2A is a diagram illustrating a procedure for manufacturing a photoelectric fiber according to the first embodiment of the present invention.
  • FIG. 2B is a diagram illustrating a procedure for manufacturing a photoelectric fiber according to the first embodiment of the present invention.
  • FIG. 2C is a diagram illustrating a procedure for manufacturing a photoelectric fiber according to the first embodiment of the present invention.
  • FIG. 2D is a diagram illustrating a procedure for manufacturing a photoelectric fiber according to the first embodiment of the present invention.
  • FIG. 2E is a diagram illustrating a procedure for manufacturing a photoelectric fiber according to the first embodiment of the present invention.
  • FIG. 3 is a diagram showing a modified example of the photoelectric fiber according to the first embodiment of the present invention.
  • FIG. 4A is a diagram for explaining the configuration of the photoelectric fiber according to the second embodiment of the present invention.
  • FIG. 4A is a diagram for explaining the configuration of the photoelectric fiber according to the second embodiment of the present invention.
  • FIG. 4B is a diagram for explaining the configuration of the photoelectric fiber according to the second embodiment of the present invention.
  • FIG. 4C is a diagram for explaining the configuration of the photoelectric fiber according to the second embodiment of the present invention.
  • FIG. 5 is a diagram for explaining a configuration of a photoelectric fiber according to a third embodiment of the present invention.
  • FIG. 6A is a diagram for explaining the configuration of the photoelectric fiber according to the fourth embodiment of the present invention.
  • FIG. 6B is a diagram for explaining the configuration of the photoelectric fiber according to the fourth embodiment of the present invention.
  • FIG. 7A is a diagram for explaining the configuration of the photoelectric fiber according to the fifth embodiment of the present invention.
  • FIG. 7B is a diagram for explaining the configuration of the photoelectric fiber according to the fifth embodiment of the present invention.
  • FIG. 8 is a diagram illustrating a conventional communication device.
  • the configuration of the photoelectric fiber according to the first embodiment of the present invention is shown in FIGS. 1A and 1B.
  • the photoelectric fiber 100 according to the present embodiment includes a fiber 101 having a core 102 through which light is guided, an electric portion 110 formed continuously from the fiber 101, and an external electrode formed on the surface of the electric portion 110. It is equipped with 111.
  • the electric unit 110 accommodates a photoelectric conversion chip (hereinafter, simply referred to as “chip”) 113 having a photoelectric conversion element, a wiring 114 connecting the chip 113 and the external electrode 111, and the chip 113 and the wiring 114. It has a filling portion 117 and a filling portion 117.
  • the chip 113 is formed with a photoelectric conversion element (not shown) such as a photodiode that converts an optical signal into an electric signal and a laser diode that converts an electric signal into an optical signal, and a drive circuit thereof.
  • a photoelectric conversion element such as a photodiode that converts an optical signal into an electric signal and a laser diode that converts an electric signal into an optical signal
  • a drive circuit thereof there is.
  • an electrode pad hereinafter, simply referred to as “pad” 116 that is electrically connected to the external electrode 111 is formed.
  • the number of pads for example, if there are 4 terminals, 2 terminals are used for the electrical differential signal input / output from the external circuit, and the remaining 2 terminals are used for the power supply and ground, so that power supply and signal processing are possible. It becomes.
  • the chip 113 is formed of silicon and a power supply circuit is mounted in a mixed manner, one power supply input can be converted into a plurality of potentials for use.
  • FIG. 1C shows an example of a photoelectric conversion circuit provided with a light emitting diode (LED) as a photoelectric conversion element formed on the chip 113.
  • a pad 116 is formed corresponding to four terminals of a power supply ground (GND), two differential signal lines (S), and a power supply (V).
  • an end surface (hereinafter, referred to as “optical input / output unit”) 115 of an optical waveguide serving as an input / output unit for an optical signal to the chip 113 is provided.
  • the chip 113 and the wiring 114 may be collectively referred to as a photoelectric conversion unit 112.
  • the electric unit 110 is a sealing member that seals the chip 113, the wiring 114 that electrically connects the pad 116 of the chip 113 and the external electrode 111, and the chip 113 and the wiring 114.
  • it is composed of a filling portion 117.
  • the filling portion 117 is made of an insulator and is formed in a columnar shape having substantially the same diameter as the fiber 101.
  • the above-mentioned electric unit 110 is provided at the end of the fiber 101 so as to be coaxial with the fiber 101.
  • the core 102 of the fiber 101 and the optical input / output unit 115 of the chip 113 are aligned and optically connected to the core 102 of the fiber 101.
  • the fiber 101 is a fiber having an outer diameter of 125 um including a clad
  • the electric part 110 also has a cylindrical shape having an outer diameter of about 125 um and a length of about 500 um.
  • the chip 113 has a shape of 0.1 mm ⁇ 0.3 mm ⁇ 30 um, and four 30 um square pads 116 are arranged at a pitch of 50 um on the chip 113.
  • the chip 113 is, for example, a silicon photonics circuit, which may include a PD using germanium or an LD in which a compound semiconductor attached on a silicon substrate emits light.
  • the wiring 114 is a part of a bonding wire using gold. In order to form a cylindrical electric portion 110 containing these, the space is filled with a filling portion 117 made of resin.
  • the external electrode 111 is made of metal and is formed in an annular shape on the peripheral surface of the cylindrical electric portion 110.
  • the external electrode 111 is connected to the pad 116 of the chip 113 by the wiring 114.
  • four external electrodes of a power supply ground (GND), two differential signal terminals (S), and a power supply (V) correspond to the photoelectric conversion element formed on the chip 113 and the drive circuit thereof. 111 is provided.
  • the light incident from the core 102 enters the photoelectric conversion device such as a photodetector or PD from the optical input / output unit 115 of the chip 113, and is output as an electric signal from the pad 116. Since the pad 116 is connected to the external electrode 111 via the wiring 114, the photoelectrically converted electric signal can be taken out from the external electrode 111. Similarly, the electric signal input from the electrode 111 is output from the chip 113 as an optical signal by the photoelectric conversion device (laser diode, LD) in the chip 113, and is guided through the core 102 of the fiber 101.
  • the photoelectric conversion device laser diode, LD
  • FIG. 1D and 1E show a configuration example of a communication device using the photoelectric fiber 100.
  • the display of various electrode patterns and wiring on the printed circuit board 150 is omitted.
  • This communication device includes a printed circuit board 150, a communication LSI 151 mounted on the printed circuit board 150, a printed circuit board electrode 160 formed on the printed circuit board 150, and a wiring connecting the printed circuit board electrode 160 and the communication LSI 151. (Not shown) and a photoelectric fiber 100 connected to the electrode 160 and electrically connected to the communication LSI 151 via wiring.
  • the printed circuit board electrode 160 is connected to an input / output terminal for an electric signal of the communication LSI 151 and a power supply supplied from another part of the printed circuit board 150.
  • the communication LSI 151 is electrically connected to the printed circuit board 150 via the solder balls 152. Further, the external electrode 111 of the photoelectric fiber 100 is connected to the printed circuit board electrode 160 of the printed circuit board 150 by solder 161. The photoelectric fiber 100 and the communication LSI 151 are connected to each other via wiring (not shown). ..
  • the LSI 151 is, for example, a 20 mm square Ball Grid Array (BGA) package, and the solder ball 152 is formed into, for example, a 0.45 mm spherical shape.
  • the electrical portion 110 of the photoelectric fiber 100 is smaller than the LSI 151, so that the photoelectric fiber 100 can be arranged in the vicinity of the LSI, for example, within 1 mm.
  • the printed circuit board electrode 160 formed on the printed circuit board 150 and the external electrode 111 are connected to each other by forming a fillet with solder 161.
  • a fixing member not shown
  • it can be mounted together with other parts by performing solder reflow in the same process as the LSI 151 and ordinary electronic parts.
  • the connection between optical components alignment of the core 102 and the chip 113 that requires alignment of 1 um or less has already been completed in the photoelectric fiber 100.
  • the external electrode 111 of the photoelectric fiber 100 When mounting on the printed circuit board 150, the external electrode 111 of the photoelectric fiber 100 only needs to be electrically connected to the printed circuit board electrode 160, so that an alignment accuracy of about 10 um is sufficient and the mounting process is simplified.
  • a method of manufacturing the photoelectric fiber 100 according to the present embodiment will be described with reference to FIGS. 2A to 2E.
  • a normal Au wire is ultrasonically bonded onto the pad 116 of the chip 113 by a wire bonding device to form a stud bump 201, and the wire is torn off to an appropriate length (FIG. 2A). This is repeated for each pad to create a plurality of stud bumps 201.
  • the optical input / output unit 115 provided on the side surface (chip end surface) of the chip 113 is optically aligned and connected to the core 102 (FIG. 2B).
  • the core 102 For alignment, for example, light may be incident from the core 102, and the light reflected and returned from the chip 113 or the optical input / output unit 115 may be separated from the incident light by an isolator or the like and aligned while being monitored. ..
  • indirect bonding using an adhesive made of resin may be performed as is usually performed, or the chip 113 may be connected. If is an electric device made of silicon and has high resistance, it may be connected by direct bonding such as anode bonding.
  • a cylindrical container 217 containing the resin forming the filling portion 117 is prepared, and the tip 113 and the stud bump 201 connected to the end face of the fiber are immersed therein, and then the resin is cured by heat or the like. (Fig. 2C).
  • the stud bump 201 may protrude from the resin, and the shape of the resin itself may not be a neat cylindrical shape.
  • the outer diameter is cut and polished with a small lathe to form the filling portion 117 into a clean cylindrical shape (FIG. 2D).
  • the tip portion of the stud bump 201 is also cut to form a wiring 114 having a metal portion exposed from the sealing member forming the filling portion 117.
  • the surface of the filling portion 117 is masked with tape, resist, or the like, and then metal vapor deposition is performed to form an external electrode 111 electrically connected to the wiring 114 (FIG. 2E).
  • the circumferential shape of the external electrode 111 simplifies the vapor deposition process of FIG. 2E, and also simplifies the process of connecting to the board shown in FIG. 1E by eliminating the need for alignment in the rotational direction. There is.
  • the photoelectric fiber 100 is manufactured through the above steps.
  • the electric signal converted by the chip 113 is a high-frequency signal of about 100 GHz.
  • the higher the frequency the larger the transmission loss in the electric wiring, the deterioration of the signal, and the interference between adjacent wirings. Therefore, it is necessary to make the electrical wiring as short as possible.
  • the pad 116 of the chip 113 and the external electrode 111 are connected at the shortest distance via the wiring 114 extending in the radial direction of the columnar filling portion 117.
  • the chip is connected to the outside from the pad 116 of the chip 113 by using a bonding wire or a bump for connecting a flip chip.
  • the flat surface of the chip 113 and the flat surface of the external printed circuit board are connected. And the distance had to be long.
  • the electrode 111 is a three-dimensional three-dimensional electrode corresponding to the cylindrical shape of the fiber 101, and the chip 113 is arranged inside the three-dimensional electrode.
  • the electrical wiring was the shortest. As a result, high-speed signals can be transmitted without deterioration of electrical signals due to loss or interference.
  • the chip 113 is housed in the cylindrical electric portion 110 having the same outer diameter as the outer diameter of the fiber 101, and only the external electrode 111 is exposed to the outside of the fiber 101 and the electric portion 110. I did it. Therefore, the photoelectric fiber 100 can be made into the same small size as the fiber 101, and the optical component does not need to be finely aligned, and the photoelectric fiber 100 can be used in a rough alignment like an electric component. can get.
  • a signal ground (indicated as G) is formed so as to sandwich both sides of the single-ended signal line (indicated as S), and further, a power supply (V) and a power supply ground are formed. (GND) may be provided.
  • the power supply ground (GND) By arranging the power supply ground (GND) on the end side and the power supply (V) on the optical fiber side, the signal line (S) can be protected from external noise.
  • the chip 113 is connected to the end surface of the optical fiber 101 only on the side surface where the optical input / output unit 115 is provided.
  • the photoelectric fiber 400 according to the second embodiment further has a support member formed integrally with the fiber 101 and having a flat surface for supporting the chip 413. Specifically, as shown in FIGS. 4A and 4B, a part of the clad of the optical fiber 101 is removed to form a terrace 401 having a flat surface. By mounting the chip 413 on the terrace 401, a part of the fiber 101 acts as a support member for supporting the chip 413.
  • the external electrode 411 can be formed on the terrace 401, and the chip 413 mounted on the terrace 401 can be connected to the external electrode 411 by a flip chip.
  • the portion of the external electrode 411 formed on the side surface of the cylinder opposite to the terrace 401 is connected to the printed circuit board electrode 160 formed on the printed circuit board 150, for example, as shown in FIG. 1E.
  • the chip 413 mounted on the terrace 401 may be protected and reinforced by a filling portion 417 made of resin.
  • the strength of the structure can be increased as compared with the photoelectric fiber according to the first embodiment.
  • the pad 116 of the chip 113 is formed on the upper surface of the chip 113, and the optical input / output unit 115 optically connecting to the core 102 of the fiber 101 is provided.
  • the pad 116 was formed on the side surface of the chip 113 connected to the formed upper surface.
  • the pad and the optical input / output unit may be provided on the same surface of the chip or on a surface parallel to each other.
  • both the optical input / output unit 515 and the pad 516 may be provided on the same surface of the chip 513, or the optical input / output unit 515 is provided with the pad 516. It may be provided on the back surface opposite to the front surface.
  • Examples of the chip 513 in which the optical input / output unit 515 and the pad 516 are provided on the surface of the chip 513 include a vertical cavity surface emitting laser (Vertical Cavity Surface Emitting Laser) and a back surface incident type photodetector. ..
  • the photoelectric fiber according to this embodiment adopts the above-mentioned chip 513.
  • the chip 513 is a back surface incident type photo detector
  • light is incident and spreads from the back surface side opposite to the pad 516, and is received by the light input / output unit 515 on the front surface.
  • the outer shape of the electric portion 510 is formed into a cylindrical shape by the filling portion 517 as shown in FIG.
  • the tip portion of the wire erected on the pad is bent at the time of creating the stud bump in the same process as that described with reference to FIGS. 2A to 2C in the description of the first embodiment. Therefore, the electrical wiring exposed to the outside can be formed from the filling portion 517.
  • the photoelectric fiber 100 can be realized regardless of the surface relationship between the light input / output unit and the pad according to the present embodiment.
  • the photoelectric fiber according to the fourth embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 6A and 6B.
  • the wiring 114 is erected on the pad 116 and has a three-dimensional structure separated from the fiber 101.
  • the wiring connecting the pad and the external electrode may be formed on the surface of the fiber.
  • the photoelectric fiber according to the present embodiment uses a chip 513 having an optical input / output unit 515 and a pad 516 on the same surface, such as a VCSEL, as shown in FIG. 5, and the optical input / output unit 515 of the chip 513 and the optical input / output unit 515. It is assumed that the surface on which the pad 516 is formed is arranged so as to face the end surface of the fiber 101.
  • an external electrode 611, a pad 616 made of metal, and a wiring 614 connecting the pad 616 and the external electrode 611 are formed on the surface of the fiber 101.
  • the photoelectric conversion part including the chip 513 is omitted.
  • the external electrode 611 is similar to the first embodiment in that it is arranged in an annular shape, but in the first embodiment, the external electrode 111 is placed on the surface of the electric unit 110. Whereas it was formed, in this embodiment, the external electrode 611 is formed on the surface of the fiber 101. As shown in FIGS. 6A and 6B, the pad 616 is formed on the end face of the optical fiber 101 and is connected to the pad 516 of the chip 513 as shown in FIG. 5, for example, which is arranged to face the end face. ..
  • the wiring 614 is three-dimensionally formed with continuous wiring on the surface of the fiber 101 together with the metal pad 616 described above.
  • the 90-degree bent portion that transitions from the end face to the side surface of the fiber 101 has an appropriate thickness so as not to cause a step break in the wiring.
  • Such pads 616, wiring 614, and external electrodes 611 may be produced by vapor deposition, plating, or the like.
  • the insulating films 603a and 603b are further partially formed to form the wiring 614 and the wiring 614 formed on the side surface of the fiber 101.
  • the connection portion with the external electrode 611 may be protected.
  • the external electrode 611 since the external electrode 611 is formed so as to be in contact with the surface of the fiber 101, the external electrode 611 can be formed before the chip 513 is mounted on the fiber 101. Therefore, in the above-described first embodiment, the step of forming the external electrode 111 continues after the core 102 of the fiber 101 and the chip 113 are optically connected, whereas in the present embodiment, the chip 513 is mounted. There is an effect that the external electrode 611 is formed before the operation, and the load in the process after the optical connection between the core 102 of the fiber 101 and the chip 513 can be reduced.
  • the photoelectric fiber according to the fifth embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 7A and 7B.
  • the wiring 614 is formed on the surface of the fiber 101, whereas in the present embodiment, as shown in FIG. 7A, the wiring connected to the external electrode 711 is The internal wiring 714 is formed so as to penetrate the inside of the fiber 101.
  • the photoelectric conversion part including the chip is omitted.
  • the electrode structure as described above can be obtained as follows by using the pore structure fiber 101a as shown in FIG. 7A.
  • the pore-structured fiber 101a is prepared.
  • the pore-structured fiber 101a includes a plurality of horizontal holes 701 (four in FIG. 7A).
  • the lateral hole 701 is a space formed in the clad portion of the fiber 101a in parallel with the core 102.
  • the fiber 101a is formed with a plurality of vertical holes 702 (four in FIG. 7A) having one end connected to each horizontal hole 701 and the other end opening on the surface of the fiber 101a.
  • a vertical hole 702 can be formed by processing the fiber 101a with a laser or the like.
  • the plurality of vertical holes 702 are formed at different positions along the axial direction of the fiber 101a.
  • an electrode is formed on the side surface of the fiber 101a in the circumferential direction, although not shown.
  • a circumferential electrode can be formed, for example, by forming a resist pattern on the side surface of the fiber 101a and mask-depositing Au on Ni as a base.
  • the circumferential electrode is formed so as to include an opening of each of the four vertical holes 702. As a result, four circumferential electrodes are formed in a stripe shape on the side surface of the fiber 101a.
  • the fiber 101a is immersed in molten solder so as to close the opening of the horizontal hole 701, and the air pressure is lowered with the vertical hole 702 open. Then, the inside of the horizontal hole 701 is filled with solder, the decrease in atmospheric pressure is stopped in a state where the solder overflows from the vertical hole 702 opened on the side surface of the fiber 101a, and the temperature is lowered to room temperature by pulling up from the molten solder.
  • the solder since the solder has high wettability with Au and poor wettability with the underlying glass, a part of the solder overflowing from the vertical hole 702 spreads to Au of the circumferential electrode described above, while Solder does not adhere to the surface of the clad of the fiber 101a on which the circumferential electrode is not formed.
  • the external electrode 111 selectively formed corresponding to the circumferential electrode and the internal wiring 714 connected to the external electrode 111 through the horizontal hole 701 and the vertical hole 702 can be formed.
  • a solder ball or the like may be loaded in advance on the chip, and the internal wiring 714 exposed on the end face of the fiber 101a and the solder may be connected to each other.
  • the external electrode 111 can be formed before mounting the chip. Therefore, similarly to the fourth embodiment, it is possible to reduce the load in the process after the core 102 of the fiber 101a and the chip 513 are optically connected. Further, since the wiring passes through the inside of the fiber 101a, the unevenness due to the wiring and the external electrode is eliminated, and the shape can be made closer to the perfect circular shape of the outer diameter of the fiber.
  • the filling portion constituting the electric portion together with the chip is formed in a columnar shape and has substantially the same diameter as the fiber
  • the filling portion is not necessarily circular. It does not have to be columnar, and may be formed in a prismatic shape, for example. Further, the filling portion does not necessarily have to have the same diameter as the fiber, and may be formed thicker than the fiber, for example. Further, if the external electrode is formed on the filling portion or the surface of the fiber and can be connected to the outside, the mode of incorporating the end portion of the fiber into the filling portion together with the chip is also included in forming the electric portion continuously with the fiber. Needless to say.
  • the present invention can be used in fields such as optical communication, optical sensing, and other fields of performing processing involving transmission of optical signals and photoelectric conversion.

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Abstract

光電ファイバ（１００）は、光が導波するコア（１０２）を有するファイバ（１０１）と、前記ファイバと連続して形成されて、光電変換素子を有する光電変換チップ（１１３）を収容した電気部（１１０）と、前記ファイバおよび前記電気部の少なくとも一方の表面に形成された外部電極（１１１）とを備え、前記光電変換チップ（１１３）は、前記コアと光学的に接続され、かつ、前記外部電極と電気的に接続されている。これにより光トランシーバを小型化できる。

Description

光電ファイバおよび通信装置
　本発明は、光電ファイバおよび通信装置に関し、より具体的には、光信号を伝送するファイバの端部に光電変換素子を備えた光電ファイバとその光電ファイバを用いた通信装置に関する。
　今日の通信においては、大容量化の求めに応じて、ファイバが用いられている。ファイバを用いた通信に用いられる通信装置は、例えば、信号処理を行うデジタル信号処理部と光トランシーバとをプリント基板上で接続する構成を有する。
　このような通信装置においては、例えば図８に示すように、プリント基板１００２上に、ＬＳＩ（集積回路）１００１とプラガブル光トランシーバ１００３とが設けられ、両者は高周波電気配線１００４によって接続されている。ここでＬＳＩ１００１は、通信の信号処理を行うデジタル処理部とデジタル－アナログ変換回路を備えた送受信部を構成している。また、プラガブル光トランシーバ１００３は、ＬＳＩ１００１から高周波電気配線１００４を介して入力される電気信号をプラガブル光トランシーバ１００３内で光信号に変換して、光ファイバ１００５によりプリント基板１００２の外部に送出するとともに、光ファイバ１００５より受信した光信号を電気信号に変換し、ＬＳＩ１００１から高周波電気配線１００４を介してＬＳＩ１００１に対して出力する。
　図８に示す通信装置においては、ＬＳＩ１００１のデジタル－アナログ変換回路や、プリント基板１００２上の高周波電気配線１００４の帯域に制限があるために、ＬＳＩ１００１やプラガブル光トランシーバ１００３を複数設け、パラレル処理を行うことによって全体の伝送容量を増やすことも行われている。
　プラガブル光トランシーバ１００３の内部では、レーザダイオード（ＬＤ）やフォトダイオード（ＰＤ）などの光電変換素子と光ファイバ１００５のコアを光学的に結合させている。光電変換素子と光ファイバ１００５のコアとを接続する際には、光学的な挿入損失を低減させるため、１ミクロン以下の調心が必要である。そのために標準的なコネクタの嵌合構造１００６を用いることが多い。このため、プラガブル光トランシーバ１００３のサイズは、数ｃｍ角となって、ＬＳＩ１００１に比べて大きくなっている。また、プリント基板１００２の外部へ光ファイバ１００５を取り出すために、プラガブル光トランシーバ１００３は、プリント基板１００２の周縁部に配置される。
Y. Yue et al., "Latest Industry Trend in Pluggable Optics", Int. Conf. Optical Communications and Networks, 2017.
　しかしながら、上述したような配置にすると、プリント基板１００２上の高周波電気配線１００４によって接続する距離が長くなるため、電気信号が劣化してしまう。その劣化を補うために、波形成形・タイミング成形・再生などの波形補正回路チップを設けることもできるが、波形補正回路チップを設けると、ＬＳＩ１００１やプラガブル光トランシーバ１００３のサイズがさらに大きくなってしまう。その結果、一つのＬＳＩと接続できるプラガブル光トランシーバの個数に制限が生じ、通信装置全体としての伝送容量も頭打ちになるという問題があった。
そこで、本発明は、光トランシーバを小型化することを目的とする。
　上記の目的を達成するために、本発明に係る光電ファイバ（１００）は、光が導波するコア（１０２）を有するファイバ（１０１）と、前記ファイバと連続して形成されて、光電変換素子を有する光電変換チップ（１１３）を収容した電気部（１１０）と、前記ファイバおよび前記電気部の少なくとも一方の表面に形成された外部電極（１１１）とを備え、前記光電変換チップ（１１３）は、前記コアと光学的に接続され、かつ、前記外部電極と電気的に接続されている。
　本発明によれば、ファイバの端部に光電変換素子を備えるようにしたので、電気信号を光信号に変換したり、ファイバから受信した光信号を電気信号に変換したりするトランシーバを小型化できる。小型化することで、ＬＳＩの近傍に配置できるので、高周波電気信号配線を短くして信号劣化を防ぐことが可能となる。また、複数個配置してパラレル化を図ることによりできるので、通信装置全体としての伝送容量を増大させることが可能となる、というすぐれた効果を有する。
図１Ａは、本発明の第１の実施の形態に係る光電ファイバの構成を示す図である。 図１Ｂは、本発明の第１の実施の形態に係る光電ファイバの構成を示す図である。 図１Ｃは、本発明の第１の実施の形態に係る光電ファイバにおける光電変換回路の一例を示す図である。 図１Ｄは、本発明の第１の実施の形態に係る光電ファイバを含む通信装置を説明するための図である。 図１Ｅは、本発明の第１の実施の形態に係る光電ファイバを含む通信装置を説明するための図である。 図２Ａは、本発明の第１の実施の形態に係る光電ファイバの製造手順を説明する図である。 図２Ｂは、本発明の第１の実施の形態に係る光電ファイバの製造手順を説明する図である。 図２Ｃは、本発明の第１の実施の形態に係る光電ファイバの製造手順を説明する図である。 図２Ｄは、本発明の第１の実施の形態に係る光電ファイバの製造手順を説明する図である。 図２Ｅは、本発明の第１の実施の形態に係る光電ファイバの製造手順を説明する図である。 図３は、本発明の第１の実施の形態に係る光電ファイバの変形例を示す図である。 図４Ａは、本発明の第２の実施の形態に係る光電ファイバの構成を説明するための図である。 図４Ｂは、本発明の第２の実施の形態に係る光電ファイバの構成を説明するための図である。 図４Ｃは、本発明の第２の実施の形態に係る光電ファイバの構成を説明するための図である。 図５は、本発明の第３の実施の形態に係る光電ファイバの構成を説明するための図である。 図６Ａは、本発明の第４の実施の形態に係る光電ファイバの構成を説明するための図である。 図６Ｂは、本発明の第４の実施の形態に係る光電ファイバの構成を説明するための図である。 図７Ａは、本発明の第５の実施の形態に係る光電ファイバの構成を説明するための図である。 図７Ｂは、本発明の第５の実施の形態に係る光電ファイバの構成を説明するための図である。 図８は、従来の通信装置を説明する図である。
　以下に、本発明の実施の形態について図面を参照しながら説明する。
　［第１の実施の形態］
　本発明の第１の実施の形態に係る光電ファイバの構成を図１Ａおよび図１Ｂに示す。
　本実施の形態に係る光電ファイバ１００は、光が導波するコア１０２を有するファイバ１０１と、このファイバ１０１と連続して形成された電気部１１０と、電気部１１０の表面に形成された外部電極１１１とを備えている。
　このうち、電気部１１０は、光電変換素子を有する光電変換チップ（以下、単に「チップ」という。）１１３と、チップ１１３と外部電極１１１と接続する配線１１４と、チップ１１３と配線１１４とを収容する充填部１１７とを有している。
　本実施の形態において、チップ１１３には、光信号を電気信号に変換するフォトダイオードや電気信号を光信号に変換するレーザダイオード等の光電変換素子（図示せず）およびその駆動回路が形成されている。直方体形状に形成されたチップ１１３の上面には、外部電極１１１と電気的に接続する電極パッド（以下、単に「パッド」という。）１１６が形成されている。パッドの数については、例えば、４端子あれば、外部回路から入出力される電気差動信号に２端子を用い、残りの２端子を電源とグラウンドに用いることで、電源供給と信号処理が可能となる。チップ１１３をシリコンから形成し、電源回路を混載しておけば、一つの電源入力を複数の電位に変換して使用することもできる。
　図１Ｃに、チップ１１３に形成される光電変換素子として発光ダイオード（ＬＥＤ）を備えた光電変換回路の一例を示す。チップ１１３の表面には、電源グラウンド（ＧＮＤ）、２つの差動信号線（Ｓ）、電源（Ｖ）の４つの端子に対応してパッド１１６が形成される。
　また、チップ１１３の側面には、チップ１１３に対する光信号の入出力部となる光導波路の端面（以下、「光入出力部」という。）１１５が設けられている。
　以下、チップ１１３と配線１１４とをあわせて光電変換部１１２ということがある。
　図１Ｂに示すように、電気部１１０は、チップ１１３と、このチップ１１３のパッド１１６と外部電極１１１とを電気的に接続する配線１１４と、チップ１１３と配線１１４とを封止する封止部材または充填部１１７とからなる。充填部１１７は、絶縁体からなり、ファイバ１０１とほぼ同じ径を有する円柱状に形成されている。
上述した電気部１１０は、ファイバ１０１の端部に、ファイバ１０１と同軸となるように設けられる。この状態で、ファイバ１０１のコア１０２とチップ１１３の光入出力部１１５とがアライメントされ、ファイバ１０１のコア１０２とは光学的に接続されている。
　例えば、ファイバ１０１は、クラッドを含めて外径１２５ｕｍのファイバであり、電気部１１０も、外径１２５ｕｍ程度で長さ５００ｕｍ程度の円柱形状をしている。また、チップ１１３は、０．１ｍｍ×０．３ｍｍ×３０ｕｍｔの形状であり、その上に、３０ｕｍ角のパッド１１６を５０ｕｍピッチで４個配置している。チップ１１３は、例えばシリコンフォトニクス回路であり、ゲルマニウムを用いたＰＤを備えていたり、シリコン基板上に貼り付けた化合物半導体が発光するＬＤを備えていたりする。配線１１４は、金を用いたボンディングワイヤの一部である。これらを内包する円柱形の電気部１１０とするため、樹脂からなる充填部１１７で空間を充填している。
　外部電極１１１は、金属からなり、円柱状の電気部１１０の周面上に円環状に形成される。外部電極１１１は、配線１１４によってチップ１１３のパッド１１６と接続されている。本実施の形態においては、チップ１１３に形成された光電変換素子およびその駆動回路に対応して、電源グラウンド（ＧＮＤ）、２つの差動信号端子（Ｓ）、電源（Ｖ）の４つの外部電極１１１が設けられている。
　［光電ファイバの動作と利用例］
　光電ファイバ１００においては、コア１０２から入射した光は、チップ１１３の光入出力部１１５から、フォトディテクタ、ＰＤ等の光電変換デバイスに入り、電気信号となってパッド１１６から出力される。パッド１１６は、配線１１４を介して外部電極１１１と接続されているので、光電変換された電気信号を外部電極１１１より取り出すことができる。
　同様に、電極１１１から入力された電気信号は、チップ１１３内の光電変換デバイス（レーザダイオード、ＬＤ）により、光信号となってチップ１１３から出力され、ファイバ１０１のコア１０２を導波する。
　図１Ｄおよび図１Ｅに、光電ファイバ１００を利用した通信装置の構成例を示す。なお、プリント基板１５０の上の各種電極パタンや配線の表示は省略している。
　この通信装置は、プリント基板１５０と、このプリント基板１５０に搭載された通信用ＬＳＩ１５１と、プリント基板１５０に形成されたプリント基板電極１６０およびこのプリント基板電極１６０と通信用ＬＳＩ１５１とを接続する配線（図示せず）と、電極１６０に接続されて、配線を介して通信用ＬＳＩ１５１と電気的に接続される光電ファイバ１００とから構成されている。なお、プリント基板電極１６０は、通信用ＬＳＩ１５１の電気信号用の入出力端子とプリント基板１５０の他の部位から供給される電源に接続されている。
　図１Ｄおよび図１Ｅに示すように、通信用ＬＳＩ１５１は、プリント基板１５０上に、はんだボール１５２を介して電気的に接続されている。また、光電ファイバ１００の外部電極１１１は、はんだ１６１によって、プリント基板１５０のプリント基板電極１６０に接続されており、光電ファイバ１００と通信用ＬＳＩ１５１とは、図示しない配線を介して互いに接続されている。
　ここでＬＳＩ１５１は、例えば２０ｍｍ角のＢａｌｌ　Ｇｒｉｄ　Ａｒｒａｙ（ＢＧＡ）パッケージであり、はんだボール１５２は、例えば０．４５ｍｍの球形に形成される。光電ファイバ１００の外径が１２５ｕｍ程度であるとすると、光電ファイバ１００の特に電気部１１０は、ＬＳＩ１５１に比べて小さいので、ＬＳＩの近傍の、例えば１ｍｍ以内に配置することが可能である。
　このように光電ファイバ１００をＬＳＩ１５１の近傍に配置することで、光電ファイバ１００とＬＳＩ１５１とを接続する配線を短くすることができるので、電気信号の劣化を抑制できる。
　図１Ｅに示すように、プリント基板１５０上に形成されたプリント基板電極１６０と、外部電極１１１とが、はんだ１６１によりフィレットを形成して互いに接続されている。図示していない固定部材により光電ファイバ１００をプリント基板上に固定しておくことで、ＬＳＩ１５１や通常の電子部品と同様の工程ではんだリフローを行うことにより他の部品と一括に搭載できる。光電ファイバ１００において、１ｕｍ以下のアライメントが必要な光部品同士の接続（コア１０２とチップ１１３のアライメント）はすでに光電ファイバ１００内で完結している。
　プリント基板１５０への搭載時には、光電ファイバ１００の外部電極１１１を、プリント基板電極１６０と電気的に接続するだけでよいのでアライメント精度は１０ｕｍ程度で十分であり、実装工程が簡易になる。
　［製造方法］
　次に本実施の形態に係る光電ファイバ１００の製造方法について図２Ａ～図２Ｅを参照して説明する。
　まず、チップ１１３のパッド１１６上に、通常のＡｕワイヤをワイヤボンディング装置により超音波圧着させてスタッドバンプ２０１を形成し、適当な長さでワイヤを引きちぎる（図２Ａ）。これをパットごとに繰り返し、スタッドバンプ２０１を複数本作成する。
　次に、チップ１１３の側面（チップ端面）に設けられた光入出力部１１５を、コア１０２と光学的に調心して接続する（図２Ｂ）。調心には、たとえば、コア１０２から光を入射させ、チップ１１３や光入出力部１１５から反射して戻ってくる光をアイソレータ等により入射光と分離してモニタしながら、アライメントを行えばよい。また、チップ１１３の光入出力部１１５とファイバ１０１のコア１０２とを接続するには、通常行われているように、樹脂からなる接着剤を用いた間接接合を行ってもよいし、チップ１１３がシリコンからなり高耐性の電気デバイスであれば、陽極接合などの直接接合により接続してもよい。
　次に、充填部１１７を形成する樹脂を入れた円筒形容器２１７を準備し、そこにファイバの端面に接続されたチップ１１３とスタッドバンプ２０１が浸かるようにした上で、樹脂を熱などにより硬化させる（図２Ｃ）。この時点では、スタッドバンプ２０１が樹脂から突き出していてもよいし、樹脂自身の形もきれいな円柱形でなくてもよい。
　樹脂を硬化させた後、小型の旋盤により外径を切削・研磨して、充填部１１７をきれいな円柱形状に成形する（図２Ｄ）。この成形過程で、スタッドバンプ２０１の先端部分も切削され、充填部１１７を形成する封止部材から露出した金属部分を有する配線１１４となる。その後、充填部１１７の表面をテープやレジストなどによってマスキングした後に金属蒸着をすることで、配線１１４と電気接続した外部電極１１１を形成する（図２Ｅ）。
　なお、外部電極１１１を円周形状にすることで、図２Ｅの蒸着工程が簡易になるとともに、図１Ｅに示すボードへの接続工程でも回転方向の位置合わせが不要になって簡易になるというメリットがある。以上の工程を経て、光電ファイバ１００を製造する。
　［第１の実施の形態の効果］
　コア１０２を導波する光信号が、例えば１００Ｇｂｐｓの高速信号であるとすると、チップ１１３で変換された電気信号は１００ＧＨｚ程度の高周波信号である。電気信号は、高周波であるほど電気配線での伝送損失が大きく信号が劣化し、また、隣接配線間の干渉が発生する。そのため、電気配線は極力短くすることが必要である。
図１Ｂに示す構造では、円柱状の充填部１１７の径方向に延在する配線１１４を経由して、チップ１１３のパッド１１６と外部電極１１１とを最短距離で接続している。
　従来技術では、チップ１１３のパッド１１６からボンディングワイヤやフリップチップ接続用のバンプを用いてチップを外部と接続するが、そのような接続ではチップ１１３の平面と外部のプリント基板の平面を接続する構造であり、距離も長くならざるを得なかった。これに対し、本実施の形態に係る光電ファイバ１００では、電極１１１をファイバ１０１の円柱形に対応した３次元的な立体電極とし、立体電極の内側にチップ１１３を配置する構造とすることで、電気配線を最短とした。これにより、損失や干渉による電気信号の劣化がなく、高速信号を伝送することができる。
　また、本実施の形態においては、ファイバ１０１の外径と同じ外径を有する円柱状の電気部１１０内にチップ１１３を収容し、ファイバ１０１および電気部１１０の外部には外部電極１１１のみが出るようにした。したがって、光電ファイバ１００をファイバ１０１と同様の小型なサイズにできる上に、光部品の微小アライメントが不要で、光電ファイバ１００を電気部品のような粗い位置合わせで使用ができる、というすぐれた効果が得られる。
　［第１の実施の形態の変形例］
　上述した光電ファイバ１００において、円柱形状の電気部１１０の長さをその軸線に沿って伸ばせば、電気部１１０内に複数のチップ１１３を配置したり、より多くのパッドと電極を設けたりすることができる。
　また、ファイバ１０１をマルチコアファイバとして、複数本のコアを用いて送受両方に用いたり、一つのファイバの複数コアでパラレルに伝送したりして、大容量化することができるのはいうまでもない。
　また、外部電極１１１については、図３に示すように、シングルエンドの信号線（Ｓと表示）の両側を挟むように信号グラウンド（Ｇと表示）を形成し、さらに電源（Ｖ）と電源グラウンド（ＧＮＤ）を設けてもよい。電源グラウンド（ＧＮＤ）を端側に、電源（Ｖ）を光ファイバ側に配置しておくことで、外部からのノイズから信号線（Ｓ）を守ることができる。
　［第２の実施の形態］
　次に、本発明の第２の実施の形態に係る光電ファイバについて、図４Ａ～図４Ｃを参照して説明する。なお、第１の実施の形態と共通する構成要素については同一の符号を付し、その詳細な説明は省略する。
　第１の実施の形態に係る光電ファイバ１００においては、図１Ａ等に示すように、チップ１１３は、光入出力部１１５が設けられた側面のみで、光ファイバ１０１の端面と接続されていた。これに対し、第２の実施の形態に係る光電ファイバ４００は、ファイバ１０１と一体に形成されて、チップ４１３を支持する平面を有する支持部材をさらに有する。具体的には、図４Ａおよび図４Ｂに示すように、光ファイバ１０１のクラッドの一部を取り除いて、平面を有するテラス４０１を形成する。このテラス４０１にチップ４１３を搭載することによって、ファイバ１０１の一部がチップ４１３を支持する支持部材として作用する。
　このとき、図４Ｂに示すように、テラス４０１に外部電極４１１を形成し、テラス４０１に搭載するチップ４１３をフリップチップにより外部電極４１１に接続する構造とすることができる。外部電極４１１は、テラス４０１の反対側の円柱側面に形成された部分が、例えば、図１Ｅに示したように、プリント基板１５０に形成されたプリント基板電極１６０と接続する。
　また、図４Ｃに示すように、テラス４０１上に搭載されたチップ４１３を樹脂からなる充填部４１７で保護・補強する構造としてもよい。
　本実施の形態によれば、チップ４１３は、テラス４０１によって支持されるので、第１の実施の形態に係る光電ファイバに比べて構造の強度を上げることができる。
　［第３の実施の形態］
　次に、本発明の第３の実施の形態について、図５を参照して説明する。
　上述した第１の実施の形態においては、図１Ａ等に示すように、チップ１１３のパッド１１６がチップ１１３の上面に形成され、ファイバ１０１のコア１０２と光学的に接続する光入出力部１１５が、パッド１１６が形成された上面と接続するチップ１１３の側面に形成されていた。これに対し、本発明に係る光電ファイバにおいては、パッドと光入出力部とがチップの同一の面または互いに平行な面にそれぞれ設けられていてもよい。
　例えば、図５に示すように、チップ５１３は、光入出力部５１５とパッド５１６とがともにチップ５１３の同一の表面に設けられていてもよいし、光入出力部５１５がパッド５１６が設けられた表面とは反対の裏面に設けられていてもよい。光入出力部５１５とパッド５１６とがチップ５１３の表面に設けられているチップ５１３としては、例えば、垂直共振器面発光レーザ（Ｖｅｒｔｉｃａｌ　Ｃａｖｉｔｙ　Ｓｕｒｆａｃｅ　Ｅｍｉｔｔｉｎｇ　ＬＡＳＥＲ）や、裏面入射型のフォトディテクタなどが挙げられる。
　本実施の形態に係る光電ファイバは、上述したチップ５１３を採用するものである。例えば、チップ５１３が裏面入射型のフォトディテクタの場合、パッド５１６とは反対側の裏面側から光が入射して広がり、表面の光入出力部５１５で受光する。この受光部とファイバ１０１のコア１０２と光学アライメントがなされた状態で、図５に示すように、充填部５１７により、電気部５１０の外形を円柱形状とする。
　図示していないが、第１の実施の形態の説明において図２Ａ～図２Ｃを参照して説明したものと同様の工程で、スタッドバンプ作成時に、パッドに立設したワイヤの先端部分を曲げることで、充填部５１７から外部に露出した電気配線を形成することができる。
　本実施の形態によれば、本実施例により、光の入出力部とパッドの面関係によらず光電ファイバ１００を実現できる。
　［第４の実施の形態］
　次に本発明の第４の実施の形態に係る光電ファイバについて、図６Ａおよび図６Ｂを参照して説明する。
　上述した第１の実施の形態に係る光電ファイバ１００においては、図１Ｂ等に示すように、配線１１４は、パッド１１６に立設されて、ファイバ１０１から離間した３次元的な構造となっていたが、パッドと外部電極とを接続する配線は、ファイバの表面に形成するようにしてもよい。
　本実施の形態に係る光電ファイバは、図５に示したような、ＶＣＳＥＬ等、同一表面に光入出力部５１５とパッド５１６とを有するチップ５１３を用いて、チップ５１３の光入出力部５１５およびパッド５１６が形成された面をファイバ１０１の端面と対向させて配置する場合を想定している。本実施の形態においては、図６Ａに示すように、ファイバ１０１の表面に、外部電極６１１と、金属からなるパッド６１６と、このパッド６１６と外部電極６１１とを接続する配線６１４とが形成されている。なお、図６Ａおよび図６Ｂにおいては、チップ５１３を含む光電変換部は省略されている。
　本実施の形態において、外部電極６１１は、円環状に掲載されている点では第１の実施の形態と同様であるが、第１の実施の形態では、外部電極１１１は電気部１１０の表面に形成されていたのに対し、本実施の形態においては、外部電極６１１はファイバ１０１の表面に形成される。パッド６１６は、図６Ａおよび図６Ｂに示すように、光ファイバ１０１の端面に形成されて、この端面と対向して配置される、例えば図５に示すようなチップ５１３のパッド５１６と接続される。
　また、配線６１４は、図６Ａに示すように、上述した金属のパッド６１６とともに、ファイバ１０１の表面に連続した配線を３次元的に形成される。ここで、ファイバ１０１の端面から側面に移行する９０度の折れ曲がり部分は、配線の段切れが起きないように、適切な厚さとする。このようなパッド６１６、配線６１４および外部電極６１１は、蒸着やめっきなどにより作成すればよい。
　パッド６１６、配線６１４および外部電極６１１を形成した後に、図６Ｂに示すように、さらに絶縁膜６０３ａ、６０３ｂを部分的に形成して、ファイバ１０１の側面に形成された配線６１４と、配線６１４と外部電極６１１との接続部分とを保護するようにしてもよい。このような絶縁膜６０３ａ、６０３ｂを設けることによって、図１Ｅに示したような、プリント基板１５０への搭載時に、ファイバ１０１を軸線周りに回転をさせても、異なるパッド間でショートが発生することを防止することができる。
　本実施の形態においては、外部電極６１１がファイバ１０１の表面に接するように形成されるので、チップ５１３をファイバ１０１に搭載する前に外部電極６１１を形成することができる。したがって、上述した第１の実施の形態においては、ファイバ１０１のコア１０２とチップ１１３とを光接続した後に外部電極１１１の形成工程が続くのに対し、本実施の形態においては、チップ５１３を搭載する前に外部電極６１１を形成して、ファイバ１０１のコア１０２とチップ５１３とを光接続した後の工程による負荷を低減できる、という効果がある。
　［第５の実施の形態］
　次に、本発明の第５の実施の形態に係る光電ファイバについて、図７Ａおよび図７Ｂを参照して説明する。
　上述した第４の実施の形態においては、配線６１４はファイバ１０１の表面に形成されていたのに対し、本実施の形態においては、図７Ａに示すように、外部電極７１１と接続する配線は、内部配線７１４として、ファイバ１０１の内部を貫通して形成されている。なお、図７Ａおよび図７Ｂにおいては、チップを含む光電変換部は省略されている。
　上述したような電極構造は、図７Ａに示すような、空孔構造ファイバ１０１ａを利用して、次のようにして得ることができる。
　まず、空孔構造ファイバ１０１ａを用意する。空孔構造ファイバ１０１ａは、コア１０２に加えて、複数本（図７Ａにおいては４本）横穴７０１を備えている。横穴７０１は、ファイバ１０１ａのクラッド部分にコア１０２と平行に形成された空間である。
　次に、ファイバ１０１ａに、一端が各横穴７０１にそれぞれ接続し、他端がファイバ１０１ａの表面に開口する複数（図７Ａにおいては４本）の縦穴７０２を形成する。このような縦穴７０２は、レーザ等によりファイバ１０１ａを加工して形成することができる。図７Ａに示すように、複数の縦穴７０２は、ファイバ１０１ａの軸線方向に沿って互いに異なる位置に形成される。
　縦穴７０２を形成した後、図示していないが、ファイバ１０１ａの側面にその周方向に電極（円周電極）を形成する。このような円周電極は、例えば、ファイバ１０１ａの側面にレジストパターンを形成し、Ｎｉを下地にＡｕをマスク蒸着することによって、形成することができる。円周電極は、４本の縦穴７０２それぞれの開口部を含むように形成される。その結果、ファイバ１０１ａの側面には、都合４本の円周電極がストライプ状に形成される。
　次に、ファイバ１０１ａの端部を下向きにして、横穴７０１の開口をふさぐように、溶融したはんだに浸漬し、縦穴７０２を開放した状態で、気圧を低下させる。すると、横穴７０１の内部をはんだが充填していき、ファイバ１０１ａの側面に開口する縦穴７０２からはんだがあふれた状態で気圧の低下を停止し、溶融したはんだから引きあげて温度を室温まで下げる。このとき、はんだは、Ａｕとの濡れ性は高く、下地のガラスとの濡れ性は悪いので、縦穴７０２からあふれ出てきたはんだの一部は、上述した円周電極のＡｕには広がる一方、円周電極が形成されていないファイバ１０１ａのクラッドの表面にはんだがつくことはない。このようにして円周電極に対応して選択的に形成された外部電極１１１と、横穴７０１と縦穴７０２とを通って外部電極１１１と接続される内部配線７１４とを形成することができる。
　この後、図５に示したようなチップ５１３を搭載する場合は、はんだボール等をチップにあらかじめ積載し、ファイバ１０１ａの端面に露出する内部配線７１４とはんだ同士の接続をすればよい。
　以上のように、内部配線７１４がファイバ１０１ａの内部を通るように形成したので、チップを搭載する前に外部電極１１１を形成することができる。したがって、第４の実施の形態と同様に、ファイバ１０１ａのコア１０２とチップ５１３とを光接続した後の工程による負荷を低減できる。また、配線がファイバ１０１ａの内部を通っているので、配線や外部電極による凹凸がなくなり、よりファイバ外径の真円形状に近い形にすることができる。
　なお、上述した第１～第５の実施の形態においては、チップとともに電気部を構成する充填部が円柱状に形成され、ファイバとほぼ同じ径を有する例について説明したが、充填部は必ずしも円柱状である必要はなく、例えば、角柱状に形成されてもよい。また、充填部は必ずしもファイバと同じ径でなくてもよく、例えば、ファイバより太く形成してもよい。さらに、外部電極が充填部またはファイバの表面に形成されて外部と接続できるのであれば、チップとともにファイバの端部を充填部内に取り込む態様も、電気部をファイバと連続して形成したことに含まれることはいうまでもない。
　本発明は、光通信、光センシングその他、光信号の伝送や光電変換を伴う処理を行う分野において利用することができる。
　１０１…ファイバ、１０２…コア、１１０…電気部、１１１…外部電極、１１３…光電変換チップ、１１４…配線、１１５…光入出力部、１１７…充填部。

Claims (8)

  1. 　光が導波するコアを有するファイバと、
    　前記ファイバと連続して形成されて、光電変換素子を有する光電変換チップを収容した電気部と、
    　前記ファイバおよび前記電気部の少なくとも一方の表面に形成された外部電極と
    を備え、
    　前記光電変換チップは、前記コアと光学的に接続され、かつ、前記外部電極と電気的に接続されている
    　ことを特徴とする光電ファイバ。
  2. 　請求項１に記載の光電ファイバにおいて、
    　前記光電変換チップは、
    　前記光電変換チップの一の面に形成されて前記外部電極と電気的に接続する電極パッドと、
    　前記一の面および前記一の面と平行な他の面のいずれか一方に設けられ、前記コアと光学的に接続する光入出力部と
    を備える
    　ことを特徴とする光電ファイバ。
  3. 　請求項１に記載の光電ファイバにおいて、
    　前記光電変換チップは、
    　前記光電変換チップの一の面に形成されて、前記外部電極と電気的に接続する電極パッドと、
    　前記一の面と接続する側面に設けられ、前記コアと光学的に接続する光入出力部と
    を備える
    　ことを特徴とする光電ファイバ。
  4. 　請求項３に記載の光電ファイバにおいて、
    　前記電気部は、
    　前記ファイバと一体に形成され、前記光電変換チップを支持する支持部材をさらに有する
    　ことを特徴とする光電ファイバ。
  5. 　請求項２～４いずれか一項に記載の光電ファイバにおいて、
    　前記外部電極と前記電極パッドとを接続する配線をさらに備え、
    　前記電気部は、
    　前記光電変換チップおよび前記配線を封止する絶縁体からなる充填部
    　をさらに備える
    　ことを特徴とする光電ファイバ。
  6. 　請求項２～４いずれか一項に記載の光電ファイバにおいて、
    　前記外部電極と前記電極パッドとを接続する配線をさらに備え、
    　前記外部電極は、前記ファイバの表面に形成され、
    　前記配線は、前記ファイバの表面に形成されている
    　ことを特徴とする光電ファイバ。
  7. 　請求項２～４いずれか一項に記載の光電ファイバにおいて、
    　前記外部電極と前記電極パッドとを接続する配線をさらに備え、
    　前記外部電極は、前記ファイバの表面に形成され、
    　前記配線の少なくとも一部は、前記ファイバの内部を貫通して形成されている
    　ことを特徴とする光電ファイバ。
  8. 　プリント基板と、前記プリント基板に搭載された集積回路と、前記プリント基板に形成された電極および前記電極と前記集積回路とを接続する配線と、前記配線を介して前記集積回路と電気的に接続される光電ファイバとを含み、
    　前記光電ファイバは、請求項１～７のいずれか一項に記載された光電ファイバであり、
    　前記光電ファイバの前記外部電極は、前記プリント基板の前記電極および前記配線を介して前記集積回路に接続されている
    　ことを特徴とする通信装置。
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