(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の光部品を同一実装基板上に実装する光伝送モジュールに於いて、
光ファイバを実装する溝内の光ファイバ支持部分が分割され、且つ、該光ファイバ支持部分の横断面がＶ型を成すと共に徐々に拡幅されて該光ファイバが該実装基板の表面に対し傾斜して実装されてなること
を特徴とする光伝送モジュール。
【請求項２】
複数の光部品を同一実装基板上に実装する光伝送モジュールに於いて、
光ファイバを実装する溝内の光ファイバ支持部分が分割され、且つ、該分割された光ファイバ支持部分をもつ溝は該実装基板の面内で所要の方向に徐々にずらせて設置され、該光ファイバが該実装基板の面内で前記所要の方向に向けて実装されてなること
を特徴とする光伝送モジュール。
【請求項３】
複数の光部品を同一実装基板上に実装する光伝送モジュールに於いて、
光ファイバを実装する溝内の光ファイバ支持部分が分割され、且つ、該光ファイバ支持部分の溝の幅は徐々に拡幅されると共に該実装基板の面内で所要の方向に徐々にずらせて設置され、該光ファイバは該実装基板の面内で所要の方向に向け、また、所要の角度で傾斜して実装されてなること
を特徴とする光伝送モジュール。
【請求項４】
複数の光部品を同一実装基板上に実装する光伝送モジュールに於いて、
光ファイバを実装する溝内の光ファイバ支持部分を分割し、
該分割された光ファイバ支持部分の中心線に対し垂直方向、且つ、光ファイバを実装する溝の最小単位の長手方向中心を通る延長線上に光部品を位置合わせする為のマーカが異方性エッチングで形成されてなること
を特徴とする光伝送モジュール。
【請求項５】
複数の光部品を同一実装基板上に実装する光伝送モジュールに於いて、
光ファイバを整列する溝および光素子を覆うのに充分な凹部を有する光ファイバ押さえ基板が光素子と光ファイバとの光結合部を囲み絶縁材料を介して実装基板に接着されて光ファイバが固定されると共に光素子が気密封止されてなること
を特徴とする請求項１乃至請求項４の何れか１記載の光伝送モジュール。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、高精度の位置決めを要する光部品を同一の実装基板上に実装する光伝送モジュールに関する。
【０００２】
近年のコンピュータや通信の技術分野において、演算処理の高速化あるいは大容量化を図る上で、並列処理ビット数の増加、処理回路の高並列化等の高性能化が必要であり、これを実現するためには光伝送が不可欠であり、そのためには光素子と光ファイバあるいは光ファイバ同士を正確に位置決めすることが極めて重要である。
【０００３】
また、光伝送モジュールの小型化、量産化あるいは低価格化を実現するためには、光伝送モジュールの構成部品点数を少なくし、組立工程を簡易化することが強く要求され、さらに、光伝送モジュールの信頼性を向上させる上でパッケージの気密性を向上することが要求されている。
このため、光伝送モジュールでは、光部品を同一の実装基板に高集積度実装できる構成で、かつ、各光部品の高位置精度実装が簡単に実現できる組立技術が必要になる。また、光素子の気密封止を簡単に再現性よく行なうことができる技術が必要になる。
【０００４】
【従来の技術】
従来から、種々の複数の光部品を同一実装基板に実装した光伝送モジュールが提案されている。
【０００５】
図１１は、従来の光伝送モジュールの構成説明図（１）である。
この図において、２１はシリコン実装基板、２１１  は光ファイバ実装用Ｖ溝、２２は光集積回路装置、２２１  は光導波路、２３は光ファイバ、２３１  は光ファイバのコア、２４はハンダバンプである。
【０００６】
この図は、光集積回路装置２２と光ファイバ２３をシリコン実装基板２１の上に実装した光伝送モジュールを示している。
その構造においては、光導波路２２１  を有する光集積回路装置２２を、ハンダ溶融時にハンダバンプ２４に生じる表面張力を利用してシリコン実装基板２１に位置決めして実装し、光ファイバ２３をシリコン実装基板２１に異方性エッチングによって形成された光ファイバ実装用Ｖ溝２１１  に位置決めして実装し、光導波路２２１  と光ファイバのコア２３１  を位置合わせしている（ＩＥＥＥ  ＴＲＡＮＳＡＣＴＩＯＮ  ＯＮ  ＣＯＭＰＯＮＥＮＴＳ，ＨＹＢＲＩＤＳ  ＡＮＤ  ＭＡＮＵＦＡＣＴＵＲＩＮＧ  ＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹ．ＶＯＬ．１３，ＮＯ．４，ｐｐ７８０−７８６，１９９０参照）。
【０００７】
図１２は、従来の光伝送モジュールの構成説明図（２）である。
この図において、３１はシリコン実装基板、３１１  は光ファイバ実装用Ｖ溝、３２２  ，３２３  ，３２４  は位置合わせ用凸部、３３は電極、３４は半導体レーザアレイ、３４１  は位置合わせ用凹部、３５は光ファイバである。
【０００８】
この図は、半導体レーザアレイ３４と光ファイバ３５をシリコン実装基板３１の上に実装した光伝送モジュールを示している。
その構造においては、半導体レーザアレイ３４の横方向の位置を合わせるための位置合わせ用凸部３２２  と、半導体レーザアレイ３４の光軸方向の位置を合わせるための位置合わせ用凸部３２３  ，３２４  、光ファイバ実装用Ｖ溝３１１  、電極３３を有するシリコン実装基板３１の上に、半導体レーザアレイ３４をその位置合わせ用凹部３４１  を位置合わせ用凸部３２２  に嵌め合わせ、半導体レーザアレイ３４の端面を位置合わせ用凸部３２３  ，３２４  の垂直壁に接触させてハンダによって電極３３に固着して実装し、異方性エッチングによって形成した光ファイバ実装用Ｖ溝３１１  に、光ファイバ３５を整列して実装している（ＩＥＥＥＴＲＡＮＳＡＣＴＩＯＮ  ＯＮ  ＣＯＭＰＯＮＥＮＴＳ，ＨＹＢＲＩＤＳ  ＡＮＤ  ＭＡＮＵＦＡＣＴＵＲＩＮＧ  ＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹ．ＶＯＬ．１５，ＮＯ．６，ｐｐ１０７２−１０８０，１９９２参照）。
【０００９】
図１３は、従来の光伝送モジュールの構成説明図（３）であり、（Ａ）は斜視図を示し、（Ｂ）は拡大平面図を示している。
この図において、４１はシリコン実装基板、４２はエッチングＶ溝、４３は基板側マーカ、４４は接合層、４５はレーザダイオード、４６はレーザダイオード側マーカである。
【００１０】
この図は、レーザダイオード４５と光ファイバをシリコン実装基板４１の上に実装した光伝送モジュールを示している。
図１３（Ａ）に示された光伝送モジュールにおいては、シリコン実装基板４１に基板側マーカ４３を形成し、レーザダイオード４５にレーザダイオード側マーカ４６を形成し、赤外線透過光で観察した基板側マーカ４３とレーザダイオード側マーカ４６の像を画像処理して、シリコン実装基板４１とレーザダイオード４５の間の位置ずれ（ΔＸ，ΔＹ）と角度ずれを算出し、位置決めを行い、位置合わせした後にレーザダイオード４５をシリコン実装基板４１の接合層４４に固着している。
【００１１】
一方、光ファイバ（図示されていない）は、シリコン実装基板４１の表面に異方性エッチングによって形成したエッチングＶ溝４３で位置決めし、レーザダイオード４６と光ファイバの光結合を実現している（１９９３年電子情報通信学会秋季全国大会講演論文集Ｃ−１８６、１９９４年電子情報通信学会春季全国大会講演論文集Ｃ−２９２参照）。
【００１２】
なお、前記の従来から提案されている光伝送モジュールにおいては、いずれも光素子の気密封止に関して考慮されておらず、別のパッケージを用意してその中に光モジュールを納め、パッケージで気密封止することが一般的であった。
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】
光伝送モジュールを製造する上で最大の問題は光部品同士の正確な光結合を実現する手段を確立することである。
例えば、前述した半導体レーザ（レーザダイオード）と光ファイバの結合にはμｍオーダーの位置合わせ精度が求められるため、各部品の高精度の位置決めができる実装技術の開発が不可欠となる。また、モジュールの生産性を向上させるために、実装工程が簡単である必要がある。
【００１４】
前述した図１１によって説明した従来の光伝送モジュールにおいては、光導波路２２１  の位置合わせにハンダバンプ２４に生じる表面張力を利用しているが、通常ハンダバンプ２４の径は７０〜１００μｍと大きいため、この実装法によって光導波路２２１  を１μｍの精度で位置決めすることは困難である。
また、ハンダバンプ２４は、予め厚膜ハンダを形成した後一度加熱してハンダを球状に成形する必要があるため、その工程が複雑で制御困難であるという問題があった。
【００１５】
また、図１２によって説明した従来の光伝送モジュールにおいては、半導体レーザ（レーザダイオード）と実装基板上に形成された位置合わせ用凸部３２２  ，３２３  ，３２４  を３面で接触させて位置決めするため、それぞれの面に１μｍ精度の加工が必要になる。
しかし、これらの位置合わせ用凸部３２２  ，３２３  ，３２４  の壁をそれぞれ１μｍの精度で平坦な面にすることは困難である。
また、位置合わせ用凸部３２２  の高さは通常２０〜３０μｍであり、この高さを１μｍの精度で再現性良く形成することも困難である。
【００１６】
また、図１３によって説明した従来の光伝送モジュールにおいては、赤外線透過光で基板側マーカ４３とレーザダイオード側マーカ４６を認識することが必要であるから、光素子と実装基板が赤外線を透過させる性質のあるものに限定されるという制約がある。
また、基板側マーカ４３とレーザダイオード側マーカ４６を半導体レーザとシリコン実装基板の接触面内に形成するため、両者のハンダを介して接触面積（接合層の面積）が狭くなり、その結果半導体レーザからの発熱が効率よく放熱されず、レーザ特性が劣化するという問題があった。
【００１７】
また、図１１、図１２、図１３によって説明した光伝送モジュールにおいては、いずれも光ファイバの実装にシリコン実装基板のＶ溝を使用しているが、Ｖ溝の向きがシリコン結晶軸と少しでもずれると、Ｖ溝の幅は設計値より拡がり、結果として光ファイバの位置ずれが生じるという問題がある。
【００１８】
例えば、長さ１ｃｍのＶ溝を形成するとき、結晶軸とのずれによって生じるＶ溝幅の拡がりを１μｍ以内に抑えるためには、Ｖ溝の一辺と結晶軸を０．００６度以下の回転ずれで合わせなければならない。
このように、非常に厳密な制御を従来から慣用されている製造工程によって実現することは困難である。
【００１９】
さらに、光ファイバを実装基板に対して任意の角度で傾斜させて実装するためには、Ｖ溝の平面上のパターンを台形または平行四辺形にする必要があるが、このような形をシリコンで実現することは結晶方位の関係で不可能であった。
また、光伝送モジュールの他の問題は、光部品の気密封止の実現である。
また、先に図１１、図１２、図１３によって説明した従来の光伝送モジュールにおいては、いずれも気密封止については考慮されておらず、別のパッケージを用意して光伝送モジュールを気密封止するため、光伝送モジュール全体が大型化するという問題があった。
【００２０】
本発明は、前述の問題を解決し、容易に、光部品を再現性よく高精度に位置決めすることができ実装手段を提供し、信頼性が高い小型光伝送モジュールを実現することを目的とする。
【００２１】
【課題を解決するための手段】
本発明に依る光伝送モジュールにおいては、
（１）
複数の光部品を同一実装基板上に実装する光伝送モジュールに於いて、光ファイバを実装する溝内の光ファイバ支持部分が分割され、且つ、該光ファイバ支持部分の横断面がＶ型を成すと共に徐々に拡幅されて該光ファイバが該実装基板の表面に対し傾斜して実装されてなることを特徴とするか、或いは、
（２）
複数の光部品を同一実装基板上に実装する光伝送モジュールに於いて、光ファイバを実装する溝内の光ファイバ支持部分が分割され、且つ、該分割された光ファイバ支持部分をもつ溝は該実装基板の面内で所要の方向に徐々にずらせて設置され、該光ファイバが該実装基板の面内で前記所要の方向に向けて実装されてなることを特徴とするか、或いは、
（３）
複数の光部品を同一実装基板上に実装する光伝送モジュールに於いて、光ファイバを実装する溝内の光ファイバ支持部分が分割され、且つ、該光ファイバ支持部分の溝の幅は徐々に拡幅されると共に該実装基板の面内で所要の方向に徐々にずらせて設置され、該光ファイバは該実装基板の面内で所要の方向に向け、また、所要の角度で傾斜して実装されてなることを特徴とするか、或いは、
（４）
複数の光部品を同一実装基板上に実装する光伝送モジュールに於いて、光ファイバを実装する溝内の光ファイバ支持部分を分割し、該分割された光ファイバ支持部分の中心線に対し垂直方向、且つ、光ファイバを実装する溝の最小単位の長手方向中心を通る延長線上に光部品を位置合わせする為のマーカが異方性エッチングで形成されてなることを特徴とするか、或いは、
（５）
前記（１）乃至前記（４）の何れか１に於いて、複数の光部品を同一実装基板上に実装する光伝送モジュールに於いて、光ファイバを整列する溝および光素子を覆うのに充分な凹部を有する光ファイバ押さえ基板が光素子と光ファイバとの光結合部を囲み絶縁材料を介して実装基板に接着されて光ファイバが固定されると共に光素子が気密封止されてなることを特徴とする。
【００２９】
【作用】
本発明による複数の光部品を同一実装基板上に実装する光伝送モジュールにおいては、実装基板の上に光素子の実装位置を示す１個以上の位置合わせマーカと、位置合わせマーカの片側または両側に１個以上の回転合わせマーカを形成し、光素子に位置合わせマーカと一致させるためのマーカを１個以上形成し、シリコン実装基板の斜め上方から顕微鏡で観察しながら実装基板上の位置合わせマーカと光素子側マーカを合わせ、かつ、回転合わせマーカと光素子の縁を合わせて光素子を実装基板上に位置決めして実装することができるため、実装基板の材料を自由に選択することができる。
【００３０】
この場合、回転合わせマーカを直線または曲線の両側に振り分けて配置すると、一方の側に振り分けた回転合わせマーカが光素子の縁によって隠れるようにし、他方の側に振り分けた回転合わせマーカが見えるように位置決めすることによって容易に正確な回転合わせを行うことができる。
【００３１】
また、この場合、実装基板として（１００）シリコン基板を使用し、異方性エッチングによって形成される（１１１）面からなる溝を実装基板上の位置合わせマーカと回転合わせマーカとすると、エッチングされる斜面が、エッチングされ難い（１１１）面であるため、正確な位置に正確な形状の位置合わせマーカと回転合わせマーカを形成することができる。
【００３２】
また、複数の光部品を同一実装基板上に実装する光伝送モジュールにおいて、実装基板の表面に、高台を形成し、この高台の表面に光素子を載置して実装すると正確に光素子の高さを規制することができる。
この場合、高台を絶縁膜によって形成し、またこの場合、厚さを１０μｍ以下にすると、従来から確立されている成膜方法によって極めて正確な高さの高台を実現することができる。
【００３３】
また、複数の光部品を同一実装基板上に実装する光伝送モジュールにおいて、光ファイバを実装する溝内の光ファイバ支持部分を分割すると、実装基板の結晶方位によるエッチング特性の影響を低減することができる。
この場合、光ファイバを実装する分割された溝の断面をＶ型にしその幅を徐々に拡大すると、光ファイバを実装基板の表面に対して傾斜させて実装することができ、また、光ファイバを実装する分割された溝を実装基板の面内で徐々にずらすと、光ファイバを実装基板の面内で任意の方向に実装することができ、かつ、これらを併用して、光ファイバを実装基板の表面に対して任意の角度で傾斜させ、実装基板の面体で任意の方向に実装することができる。
【００３４】
また、この場合、光ファイバを実装する分割された溝の中心線に対して垂直方向に、かつ光ファイバを実装する溝の最小単位の長手方向の中心を通る延長線上に、光部品を位置合わせするためのマーカを異方性エッチングで光ファイバを実装する溝と同時に形成することによって、実装基板の結晶方位に誤差が生じてもマーカの位置が変動しないようにすることができる。
【００３５】
また、複数の光部品を同一実装基板上に実装する光伝送モジュールにおいて、光ファイバを整列する溝および光素子を覆うのに充分な凹部を有する光ファイバ押さえ基板を形成し、光素子と光ファイバの光結合部を囲むように実装基板と光ファイバ押さえ基板を絶縁性材料を介して接着することによって光ファイバを固定すると同時に光素子を気密封止することができる。
この場合、実装基板および光ファイバ押さえ基板として（１００）シリコン基板を用い、光ファイバを整列する溝および光素子を覆う凹部を異方性エッチングすると、容易に正確な形状を実現することができる。
【００３６】
【実施例】
以下、本発明の実施例を説明する。
（第１実施例）
図１は、第１実施例の光伝送モジュールの構成説明図であり、（Ａ）は斜視図、（Ｂ）は他の回転合わせマーカ説明図、（Ｃ）は位置合わせ説明図である。
この図において、１はシリコン実装基板、２はＳｉＯ２  膜、３は電極用金属層、４は位置合わせマーカ、５は回転合わせマーカ、６はハンダ層、７は光ファイバ実装溝、７１１，７２１，７３１，７１２，７２２，７３２は凸条、８は光素子、９は光素子側マーカ、１０はＡｕ層、１１は光ファイバである。
【００３７】
この実施例においては、図１（Ａ）に示されるように、シリコン実装基板１の上面にＳｉＯ２  膜２を形成し、その上の、典型的には半導体レーザである半導体発光素子あるいは半導体光電変換素子等の光素子８および入出力回路を設ける領域に電極用金属層３を形成し、光素子８を実装する予定の電極用金属層３の上にハンダ層６を形成し、その近傍に位置合わせマーカ４と回転合わせマーカ５を形成し、光素子８を実装する予定の領域の中心軸上に多数の分割溝からなる光ファイバ実装溝７を設けている。
また、光素子８の下面には２本の細溝によって挟まれる光素子側マーカ９とＡｕ層１０を設けている。
【００３８】
これを組み立てる場合は、シリコン実装基板１の上面の位置合わせマーカ４と光素子側マーカ９、そして回転合わせマーカ５と光素子８の縁を顕微鏡を用いてシリコン実装基板１の表面に対して斜め方向から観察して一致させ、シリコン実装基板１の表面上のハンダ層６によって光素子８の下面のＡｕ層１０を接着することによって光素子８を高精度で位置合わせして固着する。
また、凸条７１１，７２１，７３１，７１２，７２２，７３２を有し、分割された溝からなる光ファイバ実装溝７の中に光ファイバ１１を挿入し、光ファイバ押さえ基板（図示されていない）によって押さえて光ファイバ１１を実装することによって、光素子８の光導波路（図示されていない）と光ファイバ１１のコアを一致させて光伝送モジュールを完成する。
【００３９】
図２、図３は、第１実施例の光伝送モジュールの製造工程説明図であり、（Ａ）〜（Ｄ）は各工程を示している。
この図において、１はシリコン実装基板、１１  はアース接続部、２はＳｉＯ２  膜、３は電極用金属層、４は位置合わせマーカ、５は回転合わせマーカ、６はハンダ層、７は光ファイバ実装溝、７１１，７２１，７３１，７４１，７１２，７２２，７３２，７４２は凸条、８は光素子、８１  は光素子接地電極、１０はＡｕ層、１１は光ファイバ、１２は金のボンディングワイヤ、１３は光ファイバ押さえ基板、１３１  はＶ型溝である。
この製造工程説明図によって第１実施例の光伝送モジュールの製造方法を説明する。
【００４０】
第１工程（図２（Ａ）参照）
例えば厚さ４００μｍで（１００）面を有するシリコン実装基板１をウェット酸素中で１０５０℃の温度に加熱して、その（１００）面上に厚さ１μｍのＳｉＯ２  膜２を形成する。
【００４１】
次いで、このＳｉＯ２  膜２の上にフォトレジストを塗布してフォトレジスト膜を形成し、このフォトレジスト膜を、光ファイバ１１を支持するための凸条７１１，７２１，７３１，７４１，７１２，７２２，７３２，７４２を有する光ファイバ実装溝７と、光素子８を位置合わせするための位置合わせマーカ４と、回転合わせマーカ５と、アース接続部１１  の形状の開口を形成するようにパターニングしてレジストマスク（図示されていない）を形成する。
【００４２】
ここで、レジストマスクの位置合わせマーカ４の大きさは例えば２×１０μｍであり、回転合わせマーカ５の大きさは２μｍ角である。
また、光ファイバ実装溝７のパターンの最小分割単位は例えば５０μｍであり、光ファイバ実装溝７を形成するときに角落ちが生じるのを見込んで、各コーナーには、２０μｍの四角状補正用パターンを付加している。
【００４３】
レジストマスクの開口中に露出するＳｉＯ２  膜２をＣＦ４  ガスを用いた反応性イオンエッチング法によってエッチングして、光ファイバ１１を支持するための凸条７１１，７２１，７３１，７４１，７１２，７２２，７３２，７４２を有する光ファイバ実装溝７と、光素子８を位置合わせするための位置合わせマーカ４と、回転合わせマーカ５と、アース接続部１１  の形状の開口を有するＳｉＯ２  膜２を形成した後、フォトレジストマスクを酸素灰化によって除去する。
【００４４】
第２工程（図２（Ｂ）参照）
形状の開口を有するＳｉＯ２  膜２をマスクにして、３５％ＫＯＨ水溶液を用いてシリコン実装基板１をウェットエッチングして、光ファイバ１１を支持するための凸条７１１，７２１，７３１，７４１，７１２，７２２，７３２，７４２を有し断面がＶ型の光ファイバ実装溝（以下「Ｖ溝」と略称することがある）７と、光素子８を位置決めするための位置合わせマーカ４と回転合わせマーカ５を形成する。
なお、このエッチング工程によってアース接続部１１  も同時にエッチングされるが、格別の支障を生じない。
【００４５】
第３工程（図３（Ｃ）参照）
次に、電子ビーム蒸着法を用いて、厚さ５００Åのチタン層と厚さ５０００Åの金層とを順次積層してシリコン実装基板１の表面に積層金属層を形成し、その上に電極用金属層３とアース接続部１１  の形状のレジストマスクを形成し、このレジストマスク外に露出した積層金属層をウェットエッチングによって除去した後、レジストマスクをアセトンによって除去する。
その後、電極用金属層３の上の光素子８を固着する領域にリフトオフ法によって厚さ約３μｍの金錫からなるハンダ層６を形成する
【００４６】
第４工程（図３（Ｄ）参照）
光素子側マーカ９を有する光素子８（図１参照）を実体顕微鏡でシリコン実装基板１の上の位置合わせマーカ４と回転合わせマーカ５と位置合わせし、光素子８をハンダ層６の上に載置し、３２０℃の温度に加熱してハンダ層６を溶融した後に、固化して固着する。
次に、金のボンディングワイヤ１２によって光素子接地電極８１  をアース接続部１１  に接続する。
最後に、光ファイバ１１を断面Ｖ型の光ファイバ実装溝７内に挿入し、Ｖ型溝１３１  を有する光ファイバ押さえ基板１３で挟み、接着剤で固定して光伝送モジュールを完成する。
【００４７】
この実施例によると、フォトリソグラフィー技術によって１μｍ以下の精度で形成できるマーカを、位置合わせして実装する工程において隠れないように配置するため、可視光による位置合わせが可能になり、シリコン実装基板の位置合わせマーカと光素子側マーカを顕微鏡で観察しながら合わせれば、１μｍ以下の高い精度で位置合わせすることができ、作業効率も向上する。
【００４８】
この場合、図１（Ｂ）に示すように、回転合わせマーカ５を一直線上を交互に振り分けて配置し、図１（Ｃ）に示すように、一方の側に振り分けた回転合わせマーカ５のみが光素子８の縁で隠れ、かつ、他方のマーカが見えるように光素子８を位置合わせすることによって、目視できるマーカの大きさ以下の回転ずれで光素子８を確実に位置決めすることができる。
【００４９】
また、シリコン実装基板１を用い、異方性エッチングによって凸条７１１，７２１，７３１，７４１，７１２，７２２，７３２，７４２を有し断面がＶ型の光ファイバ実装溝７を形成すると、凸条７１１，７２１，７３１，７４１，７１２，７２２，７３２，７４２を有しない断面がＶ型の光ファイバ実装溝を形成する場合よりも寸法精度を向上させることができる。
【００５０】
例えば、長さ１ｃｍの断面がＶ型の光ファイバ実装溝８を±１μｍの精度で形成する場合、通常の凸条７１１，７２１，７３１，７４１，７１２，７２２，７３２，７４２を有しないＶ溝では、Ｖ溝の一辺とシリコンの結晶軸を０．００６度以下の回転ずれで合わせなければならないが、分割単位５０μｍの凸条７１１，７２１，７３１，７４１，７１２，７２２，７３２，７４２を有するＶ溝では、結晶軸との許容角度ずれを約１度まで拡げることができる。
この結果、実装基板製造上の制約を緩和することができるとともに、光ファイバ実装精度の再現性を確保することができる。
【００５１】
（第２実施例）
図４は、第２実施例の光伝送モジュールの構成説明図であり、（Ａ）は斜視図、（Ｂ），（Ｃ）は断面図である。
この図において、１はシリコン実装基板、２はＳｉＯ２  膜、３は電極用金属層、４は位置合わせマーカ、５は回転合わせマーカ、６はハンダ層、７は光ファイバ実装溝、７１１，７２１，７３１，７１２，７２２，７３２は凸条、８は光素子、９は光素子側マーカ、１０はＡｕ層、１１は光ファイバ、１４は高台である。
【００５２】
この実施例の光伝送モジュールにおいては、図４（Ａ）に示されるように、シリコン実装基板１の上面の光素子８を実装する予定の領域に電極用金属層３を形成し、その上にハンダ層６を形成し、その近傍に位置合わせマーカ４と回転合わせマーカ５を形成し、光素子８を実装する予定の領域の中心軸上に多数の凸条７１１，７２１，７３１，７１２，７２２，７３２を有する光ファイバ実装溝７を形成し、さらにシリコン実装基板１の上面には、電極用金属層３の中央部のハンダ層６と、位置合わせマーカ４と回転合わせマーカ５を露出させ、光ファイバ実装溝７を除く領域にＳｉＯ２  膜２からなる高台１４を形成している。
また、光素子８の下面には２本の細溝によって挟まれる光素子側マーカ９とＡｕ層１０を形成している。
【００５３】
これを組み立てる場合は、図４（Ｂ），（Ｃ）に示されるように、シリコン実装基板１の上面の位置合わせマーカ４と光素子側マーカ９と、回転合わせマーカ５と光素子８の縁を、顕微鏡によってシリコン実装基板１の表面に対して斜め方向から観察することによって一致させて、光素子８を高台１４の上面に載置して、ハンダ層６によって光素子８の下面のＡｕ層１０を接着することによって光素子８を高精度で位置合わせしてシリコン実装基板１に固着する。
また、多数の凸条７１１，７２１，７３１，７１２，７２２，７３２を有する光ファイバ実装溝７に光ファイバ１１を挿入して、光ファイバ押さえ基板（図示されていない）によって押さえて支持することによって、光素子８の光導波路と光ファイバ１１のコアを一致させて光伝送モジュールを完成する。
【００５４】
この場合、高台１４の膜厚は既存の成膜技術を用いることによって高精度で成膜することができるため、この高台１４の上面に光素子８の下面を載置してハンダ層６によって接着することにより、光素子８の高さを容易に正確に決定して、光素子８の光導波路と光ファイバ１１のコアを一致させることができる。
【００５５】
また、この場合、高台１４の高さは、電極用金属層３とハンダ層６の厚さを考慮しても１０μｍまたはそれ以下の高さで充分であるため、高台を従来から蓄積され高精度化している適宜の成膜技術を用いて形成すれば、例えば１０μｍの膜を±１μｍの精度で実現することができるから、この高台の上に光素子８を載置すれば、光素子８の高さを１μｍの精度で簡単に再現性よく位置決めすることができる。
【００５６】
（第３実施例）
図５は、第３実施例の光伝送モジュールの一部の構成説明図である。
この図において、１はシリコン実装基板、３は電極用金属層、６はハンダ層、７は光ファイバ実装溝、７１１，７２１，７３１，７４１，７１２，７２２，７３２，７４２は凸条、１１は光ファイバである。
【００５７】
この実施例においては、シリコン実装基板１の上面の光素子８（図１参照）を実装する予定の領域に電極用金属層３とハンダ層６を形成し、光素子８を実装する予定の領域の中心軸上に多数の凸条７１１，７２１，７３１，７４１，７１２，７２２，７３２，７４２を有する分割溝からなる光ファイバ実装溝７を設けている。
そして、光ファイバ実装溝７の対向する凸条７１１と７１２、７２１と７２２、７３１と７３２、７４１と７４２の間隔を徐々に拡げて、光ファイバ１１の外周面が凸条７１１と７１２、７２１と７２２、７３１と７３２、７４１と７４２の表面と接触する位置を徐々に下げることによって、光ファイバ１１をシリコン実装基板１の上面に対して任意の角度で傾斜させて実装することができる。
【００５８】
（第４実施例）
図６は、第４実施例の光伝送モジュールの一部の構成説明図である。
この図において、１はシリコン実装基板、３は電極用金属層、６はハンダ層、７は光ファイバ実装溝、７１１，７２１，７３１，７４１，７１２，７２２，７３２，７４２は凸条、１１は光ファイバである。
【００５９】
この実施例においては、シリコン実装基板１の上面の光素子８（図１参照）を実装する予定の領域に電極用金属層３とハンダ層６を形成し、光素子８を実装する予定の領域の中心軸上に多数の凸条７１１，７２１，７３１，７４１，７１２，７２２，７３２，７４２を有する分割溝からなる光ファイバ実装溝７を形成している。
そして、光ファイバ実装溝７の対向する凸条７１１と７１２、７２１と７２２、７３１と７３２、７４１と７４２の間隔を一定にしたままで、その中心線をその延長直線から徐々にずらすことによって、光ファイバ１１をシリコン実装基板１の表面内で任意の角度で、または曲線を描いて実装することができる。
【００６０】
（第５実施例）
前記の第３実施例の光伝送モジュール（図５参照）においては、シリコン実装基板１の光素子８を実装する予定の領域の中心軸上に設けた光ファイバ実装溝７内に対向する凸条７１１と７１２、７２１と７２２、７３１と７３２、７４１と７４２の間隔を徐々に拡げて、光ファイバ１１をシリコン実装基板１の上面に対して任意の角度で傾斜させて実装し、第４実施例の光伝送モジュール（図６参照）においては、シリコン実装基板１の光素子８を実装する予定の領域の中心軸上に設けた光ファイバ実装溝７内に対向する凸条７１１と７１２、７２１と７２２、７３１と７３２、７４１と７４２の間隔を一定にしたままで、その中心線をその延長直線から徐々にずらすことによって光ファイバ１１をシリコン実装基板１の表面内で任意の角度で、または曲線を描いて実装しているが、この実施例においては、両者の構成を用いることによって、光ファイバ１１をシリコン実装基板１の上面に対して任意の角度で傾斜させ、かつ、シリコン実装基板１の表面内で任意の角度で、または曲線を描いて実装することができる。
【００６１】
（第６実施例）
図７は、第６実施例の光伝送モジュールの一部の構成説明図であり、（Ａ）は斜視図、（Ｂ）は平面図である。
この図において、１はシリコン実装基板、３は電極用金属層、４は位置合わせマーカ、６はハンダ層、７は光ファイバ実装溝、７１１，７２１，７３１，７４１，７１２，７２２，７３２，７４２は凸条、８は光素子、９は光素子側マーカ、１０はＡｕ層である。
【００６２】
この実施例においては、シリコン実装基板１に形成した、凸条７１１，７２１，７３１，７４１，７１２，７２２，７３２，７４２を有する光ファイバ実装溝７の中心線上の両側に、最小分割単位の中心に位置し、かつ、対向する位置合わせマーカ４，４の間の距離の２等分線が断面がＶ型の光ファイバ実装溝７の中心になるように位置合わせマーカ４，４を形成している。
【００６３】
このような位置関係で位置合わせマーカ４，４を形成すると、仮に光ファイバ実装溝７とシリコン実装基板１の結晶軸の間に角度ずれがあり、光ファイバ実装溝７の幅が設計値より拡がっても、位置合わせマーカ４，４を結ぶ線上の対向する断面がＶ型の光ファイバ実装溝７傾斜壁の拡がり量が等しいため、光ファイバ実装溝７を挟む位置合わせマーカ４，４は常にその２等分線が光ファイバ実装溝７の中心に位置するようになる。
したがって、この位置合わせマーカ４，４に光素子側マーカ９，９を合わせて、電極用金属層３上のハンダ層６によって光素子８のＡｕ層１０を接着して、光素子８を実装すると、光ファイバのコアに光素子８を正確に位置合わせすることができる。
【００６４】
（第７実施例）
図８、図９、図１０は、第７実施例の光伝送モジュールの製造工程説明図であり、（Ａ）〜（Ｅ）は各工程を示している。
この図において、１はシリコン実装基板、１１  はアース接続部、２，１５はＳｉＯ２  膜、３は電極用金属層、４は位置合わせマーカ、５は回転合わせマーカ、６はハンダ層、７は光ファイバ実装溝、７１１，７２１，７３１，７４１，７１２，７２２，７３２，７４２は凸条、８は光素子、８１  は光素子接地電極、９は光素子側マーカ、１１は光ファイバ、１２は金のボンディングワイヤ、１６は金属層、１７は封止容器兼光ファイバ押さえ基板、１７１  は封止容器兼光ファイバ押さえ基板接着領域である。
この製造工程説明図によって第７実施例の光伝送モジュールの製造方法を説明する。
【００６５】
第１工程（図８（Ａ）参照）
厚さ４００μｍの（１００）シリコン実装基板１をウェット酸素中で１０５０℃の温度に加熱して、その（１００）面上に厚さ１μｍのＳｉＯ２  膜２を形成した後、このＳｉＯ２  膜２の上に光素子８を固着するための光素子用電極と入出力回路用電極からなる電極用金属層３をチタン／金の積層膜によって形成する。
【００６６】
第２工程（図８（Ｂ）参照）
プラズマＣＶＤ法によって厚さ約４μｍのＳｉＯ２  膜１５を成膜した後、第１実施例と同様に光素子８を位置合わせするための位置合わせマーカ４、アース接続部１１  、凸条７１１，７２１，７３１，７４１，７１２，７２２，７３２，７４２を有する光ファイバ実装溝７の形状の開口を形成し、この開口中に露出しているシリコン実装基板１を３５％ＫＯＨ水溶液によってウェットエッチングして、光ファイバ１１を支持するための凸条７１１，７２１，７３１，７４１，７１２，７２２，７３２，７４２を有し断面がＶ型の光ファイバ実装溝７と、光素子８を位置合わせする位置合わせマーカ４を形成する。
【００６７】
第３工程（図９（Ｃ）参照）
次に、電子ビーム蒸着法によって厚さ５００Åのチタン層と厚さ５０００Åの金層とを順次積層してシリコン実装基板１の表面に金属層１６を形成し、フォトリソグラフィー技術を用いて、アース接続部１１  と光ファイバ１１をハンダによって固定する光ファイバ実装溝７の斜面、封止容器兼光ファイバ押さえ基板１７（図１０参照）をハンダによって接着するための領域にレジストマスクを形成し、このレジストマスク外に露出した金属層１６をウェットエッチングによって除去して、アース接続部１１  と光ファイバ１１を固着する光ファイバ実装溝７の斜面、封止容器兼光ファイバ押さえ基板接着領域１７１  に金属層１６を残す。
【００６８】
第４工程（図９（Ｄ）参照）
アース接続部１１  と光ファイバ実装溝７の斜面、封止容器兼光ファイバ押さえ基板接着領域１７１  の金属層１６の上に、光素子８（図１参照）を実装する領域と入出力回路形成領域に開口を有するレジストマスクを形成し、このレジストマスクを用いて、ふっ酸によって、光素子用電極３１  と入出力回路形成電極３２  を形成する電極用金属層３が露出するまでＳｉＯ２  膜１５をウェットエッチングする。
その後、光素子８を実装するための光素子用電極３１  にリフトオフ法で厚さ約３μｍの金錫からなるハンダ層６を形成する。
【００６９】
第５工程（図１０（Ｅ）参照）
図７に示すような２つの細溝からなる光素子側マーカ９，９を有する光素子８を顕微鏡を用いてシリコン実装基板１の位置合わせマーカ４と位置合わせしたのち、約３２０℃に加熱して光素子８をシリコン実装基板１に実装する。
次に金のボンディングワイヤ１２によって光素子８の光素子接地電極８１  をアース接続部１１  に接続する。
【００７０】
次に、外周に金コートを施した光ファイバ１１を凸条７１１，７２１，７３１，７４１，７１２，７２２，７３２，７４２を有し断面がＶ型の光ファイバ実装溝７に挿入し、光ファイバ実装溝７と光素子８を覆うのに充分な凹部１７２  を有し、縁に錫鉛ハンダ層１７３  を形成した封止容器兼光ファイバ押さえ基板１７によって、鉛錫ハンダシート１８と共に光ファイバ１１を挟み、荷重をかけながらシリコン実装基板１全体を約２００℃に加熱して鉛錫ハンダ層１７３  と鉛錫ハンダシート１８を溶融してシリコン実装基板１と封止容器兼光ファイバ押さえ基板１７を固着することにより、光伝送モジュールを完成する。
この場合、シリコン実装基板１と封止容器兼光ファイバ押さえ基板１７を鉛錫ハンダ層１７３  によって固着する工程において、必要に応じて内部に乾燥窒素等の不活性ガスを封入して光結合部の周りを囲むように気密封止して安定化することができる。
【００７１】
前記の各実施例において、シリコン実装基板、光ファイバ押さえ基板および封止容器兼光ファイバ押さえ基板としてシリコン基板を用い、前述の位置合わせマーカ、回転合わせマーカおよび光ファイバ支持用溝を異方性エッチングを利用した断面がＶ型の溝で形成することもできる。
【００７２】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の光伝送モジュールによると、複数の光部品を実装基板上に高精度に位置決めして再現性よく組み立て、また、光素子を気密に封止することができ、光伝送モジュールの製造工程を簡易化することができるために、光伝送モジュールの高信頼化、小型化、量産性、低価格化に寄与するところが大きい。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１実施例の光伝送モジュールの構成説明図であり、（Ａ）は斜視図、（Ｂ）は他の回転合わせマーカ説明図、（Ｃ）は位置合わせ説明図である。
【図２】第１実施例の光伝送モジュールの製造工程説明図（１）であり、（Ａ），（Ｂ）は各工程を示している。
【図３】第１実施例の光伝送モジュールの製造工程説明図（２）であり、（Ｃ），（Ｄ）は各工程を示している。
【図４】第２実施例の光伝送モジュールの構成説明図であり、（Ａ）は斜視図、（Ｂ），（Ｃ）は断面図である。
【図５】第３実施例の光伝送モジュールの一部の構成説明図である。
【図６】第４実施例の光伝送モジュールの一部の構成説明図である。
【図７】第６実施例の光伝送モジュールの一部の構成説明図であり、（Ａ）は斜視図、（Ｂ）は平面図である。
【図８】第７実施例の光伝送モジュールの製造工程説明図（１）であり、（Ａ），（Ｂ）は各工程を示している。
【図９】第７実施例の光伝送モジュールの製造工程説明図（２）であり、（Ｃ），（Ｄ）は各工程を示している。
【図１０】第７実施例の光伝送モジュールの製造工程説明図（３）であり、（Ｅ）は各工程を示している。
【図１１】従来の光伝送モジュールの構成説明図（１）である。
【図１２】従来の光伝送モジュールの構成説明図（２）である。
【図１３】従来の光伝送モジュールの構成説明図（３）であり、（Ａ）は斜視図を示し、（Ｂ）は拡大平面図を示している。
【符号の説明】
１  シリコン実装基板
１１    アース接続部
２，１５  ＳｉＯ２  膜
３  電極用金属層
４  位置合わせマーカ
５  回転合わせマーカ
６  ハンダ層
７  光ファイバ実装溝
７１１，７２１，７３１，７４１，７１２，７２２，７３２，７４２  凸条
８  光素子
８１    光素子接地電極
９  光素子側マーカ
１０  Ａｕ層
１１  光ファイバ
１２  金のボンディングワイヤ
１３  光ファイバ押さえ基板
１３１    Ｖ型溝
１４  高台
１６  金属層
１７  封止容器兼光ファイバ押さえ基板
１７１    封止容器兼光ファイバ押さえ基板接着領域
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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