(57)【要約】【課題】  単純な構成で製造組立時の光素子破損を防止し、同時に戻り光雑音の抑制を可能とし、低コスト及び高性能化をはかる。【解決手段】  光導波体５の光入出力端が素子搭載面から突出するように該光導波体を保持し位置決めするフェルール１と、このフェルール１の素子搭載面に設けられた電気配線２と、フェルール１の素子搭載面に搭載され且つ電気配線２に電気接続された面型光素子３とを具備してなる光電変換ヘッダーにおいて、光導波体５のフェルール１の素子搭載面から突出する光入出力端が光導波体５の光導波方向に対してほぼ垂直な端面を有し、フェルール１の素子搭載面が光導波体５の光導波方向に対して垂直な面から２度以上ずれた面である。【選択図】      図１
2006059867.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光導波体と、該光導波体の光入出力端が素子搭載面から少なくとも一部突出するように該光導波体を保持し位置決めするフェルールと、このフェルールの少なくとも素子搭載面に設けられた電気配線と、前記フェルールの素子搭載面に搭載され且つ前記電気配線に電気接続された面型光素子とを具備してなり、
前記光導波体の前記フェルールの素子搭載面から少なくとも一部突出する光入出力端が該光導波体の光導波方向に対してほぼ垂直な端面を有し、前記フェルールの素子搭載面が前記光導波体の光導波方向に対して垂直な面から２度以上ずれた面であることを特徴とする光電変換ヘッダー。
【請求項２】
前記電気配線は、前記フェルールの素子搭載面から該フェルールの少なくとも一つの側面にまたがって形成されてなることを特徴とする請求項１記載の光電変換ヘッダー。
【請求項３】
前記光導波体と前記面型光素子との間に透明樹脂が充填されてなることを特徴とする請求項１又は２記載の光電変換ヘッダー。
【請求項４】
面型発光素子又は面型受光素子からなる面型光素子と、光を導波する光導波体と、該光導波体を保持し位置決めするフェルールと、該フェルールに設けられた電気配線とを備えてなり、
前記電気配線が前記フェルールの該フェルールが保持する前記光導波体の光入出力端が露出する面から該フェルールの少なくとも一つの側面にまたがって形成され、前記面型光素子が前記フェルールの該フェルールが保持する前記光導波体の光入出力端が露出する面に搭載され且つ前記電気配線に電気接続されてなり、前記光導波体の前記フェルールの前記面型光素子搭載面に露出する光入出力端が該光導波体の光導波方向に対してほぼ垂直な端面を有し、前記フェルールの該フェルールが保持する前記光導波体の光入出力端が露出する面が前記光導波体の光導波方向に対して垂直な面から２度以上ずれた面であると共に、前記光導波体と前記面型光素子の間に透明樹脂が充填されてなることを特徴とする光電変換ヘッダー。
【請求項５】
前記面型光素子の電極が、前記光導波体の接する領域又は最も近接する領域を避けて形成されてなることを特徴とする請求項１又は４記載の光電変換ヘッダー。
【請求項６】
前記透明樹脂の屈折率が、前記光導波体のモード屈折率（等価屈折率）とほぼ等しく設定されてなることを特徴とする請求項３〜５の何れかに記載の光電変換ヘッダー。 
【請求項７】
前記透明樹脂は、該透明樹脂と屈折率のほぼ同等な透明フィラーが混合されてなることを特徴とする請求項３〜６の何れかに記載の光電変換ヘッダー。
【請求項８】
前記透明樹脂が露出する部分に、光吸収性を持つ樹脂を更に設けてなることを特徴とする請求項３〜７の何れかに記載の光電変換ヘッダー。
【請求項９】
前記透明樹脂が露出する部分に、更に別の透明樹脂を前記光導波体の光軸から前記面型光素子端までの長さ以上の厚さに設けてなることを特徴とする請求項３〜７の何れかに記載の光電変換ヘッダー。
【請求項１０】
前記光吸収性を持つ樹脂が、前記フェルールの側面とほぼ同じ面を維持するように形成されてなることを特徴とする請求項８記載の光電変換ヘッダー。
【請求項１１】
信号処理ＬＳＩが搭載され、実装ボード接続用電気端子を有するインターポーザと、高速信号を外部配線するための光導波体からなる光伝送路を有したインターフェイスモジュールと、前記インターポーザ及びインターフェイスモジュールを電気的且つ機械的に接続する電気接続端子とを備えたインターフェイスモジュール付ＬＳＩパッケージであって、
前記インターフェイスモジュールは、光導波体の光入出力端が素子搭載面から少なくとも一部突出するように該光導波体を保持し位置決めするフェルールと、このフェルールの少なくとも素子搭載面に設けられた電気配線と、前記フェルールの素子搭載面に搭載され且つ前記電気配線に電気接続された面型光素子と、を有する光電変換ヘッダーを備え、
前記光導波体の前記フェルールの素子搭載面から少なくとも一部突出する光入出力端が該光導波体の光導波方向に対してほぼ垂直な端面を有し、前記フェルールの素子搭載面が前記光導波体の光導波方向に対して垂直な面から２度以上ずれた面であることを特徴とするインターフェイスモジュール付ＬＳＩパッケージ。
【請求項１２】
信号処理ＬＳＩが搭載され、実装ボード接続用電気端子を有するインターポーザと、高速信号を外部配線するための光導波体からなる光伝送路を有したインターフェイスモジュールと、前記インターポーザ及びインターフェイスモジュールを電気的且つ機械的に接続する電気接続端子とを備えたインターフェイスモジュール付ＬＳＩパッケージであって、
前記インターフェイスモジュールは、面型発光素子又は面型受光素子からなる面型光素子と、光を導波する光導波体と、該光導波体を保持し位置決めするフェルールと、該フェルールに設けられた電気配線と、を有する光電変換ヘッダーを備え、
前記電気配線が前記フェルールの該フェルールが保持する前記光導波体の光入出力端が露出する面から該フェルールの少なくとも一つの側面にまたがって形成され、前記面型光素子が前記フェルールの該フェルールが保持する前記光導波体の光入出力端が露出する面に搭載され且つ前記電気配線に電気接続されてなり、前記光導波体の前記フェルールの前記面型光素子搭載面に露出する光入出力端が該光導波体の光導波方向に対しほぼ垂直な端面を有し、前記フェルールの該フェルールが保持する前記光導波体の光入出力端が露出する面が前記光導波体の光導波方向に対し垂直な方向から２度以上ずれた面であると共に、前記光導波体と前記面型光素子の間に透明樹脂が充填されてなることを特徴とするインターフェイスモジュール付ＬＳＩパッケージ。
【請求項１３】
光を導波する光導波体を保持し位置決めすると共に、該光導波体の光入出力端が露出する面が前記光導波体の光導波方向に対して垂直な面からずれた斜面であり、該斜面から少なくとも一つの他の側面にまたがって電気配線が形成されてなるフェルールに対し、前記斜面に面型発光素子又は面型受光素子からなる面型光素子を搭載し、該面型光素子と前記電気配線を電気接続する工程と、
前記面型光素子の前記電気配線が接続される面と反対の裏面に該裏面とほぼ平行な面を有するストッパ部材を配置する工程と、
前記面型光素子の裏面に前記ストッパ部材を配置した状態で、前記フェルールへの前記光導波体の挿入及び前記面型光素子と前記光導波体の間への透明樹脂充填を行う工程と、
を含むことを特徴とする光電変換ヘッダーの製造方法。
【請求項１４】
光導波体と、該光導波体の光入力端が素子搭載面から少なくとも一部突出するように該光導波体を保持し位置決めするフェルールと、このフェルールの少なくとも素子搭載面に設けられた電気配線と、前記フェルールの素子搭載面に搭載され且つ前記電気配線に電気接続された面型光素子とを具備し、前記光導波体の前記光入出力端が該光導波体の光導波方向に対してほぼ垂直な端面を有し、前記フェルールの前記素子搭載面が前記光導波体の光導波方向に対して垂直な面から２度以上ずれた面であり、前記光導波体と前記面型光素子の間に透明樹脂が充填されてなる光電変換ヘッダーを用いる光配線システムであって、
前記面型光素子が発光素子である第一の光電変換ヘッダー（光送信ヘッダー）と、前記面型光素子が受光素子である第二の光電変換ヘッダー（光受信ヘッダー）が前記光導波体により光結合され、前記第一の光電変換ヘッダーから前記第二の光電変換ヘッダーへと光信号を伝送してなることを特徴とする光配線システム。
【請求項１５】
光導波体と、該光導波体の光入出力端が素子搭載面から少なくとも一部突出するように該光導波体を保持し位置決めするフェルールと、このフェルールの少なくとも素子搭載面に設けられた電気配線と、前記フェルールの素子搭載面に搭載され且つ前記電気配線に電気接続された面型光素子とを具備してなり、
前記光導波体の前記フェルールの素子搭載面から少なくとも一部突出する光入出力端が該光導波体の光導波方向に対してほぼ垂直な端面を有し、前記フェルールの素子搭載面が前記光導波体の前記端面から２度以上ずれた面であることを特徴とする光電変換ヘッダー。
【請求項１６】
光導波体と、該光導波体の光入出力端が素子搭載面から少なくとも一部突出するように該光導波体を保持し位置決めするフェルールと、このフェルールの少なくとも素子搭載面に設けられた電気配線と、前記フェルールの素子搭載面に搭載され且つ前記電気配線に電気接続された面型光素子とを具備してなり、
前記光導波体の前記フェルールの素子搭載面から少なくとも一部突出する光入出力端が該光導波体の光導波方向に対してほぼ垂直な端面を有し、前記フェルールの素子搭載面が前記光導波体の前記端面からずれた斜面であり、前記光導波体の前記端面が前記面型光素子の能動領域に接触しないことを特徴とする光電変換ヘッダー。
【請求項１７】
前記光導波体の前記端面周縁の一部が前記面型光素子の非能動領域に接触していることを特徴とする請求項１６記載の光電変換ヘッダー。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、高速ＬＳＩパッケージなどに適用する光電変換ヘッダーとその製造方法及びこの光電変換ヘッダーを搭載したインターフェイスモジュール付ＬＳＩパッケージ及び光配線システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、バイポーラトランジスタや電界効果トランジスタ等の電子デバイスの性能向上により、大規模集積回路（ＬＳＩ）の飛躍的な動作速度向上が図られてきている。しかしながら、ＬＳＩ内部動作が高速化されても、それを実装するプリント基板上の動作速度はＬＳＩの内部動作より低く抑えられている。これは、動作周波数の上昇に伴う電気配線の伝送損失や雑音、電磁障害の増大に起因するものであり、信号品質を確保するため長い配線ほど動作周波数を低く抑える必然性によるものである。即ち、電気配線装置においてはＬＳＩ動作速度より実装技術がシステム速度を支配するという傾向が近年益々強まってきている。
【０００３】
このような電気配線装置の問題を鑑み、ＬＳＩを光で接続する光配線装置が幾つか提案されている。光配線は、直流から１００ＧＨｚ以上の周波数で損失の周波数依存性が殆ど無く、配線路の電磁障害や接地電位変動雑音も無いため、数１０Ｇｂｐｓの配線が容易に実現できる。この種のＬＳＩ間光配線として、信号処理ＬＳＩを搭載したインターポーザに高速信号を外部配線するためのインターフェイスモジュールを直接搭載した構造が提案されている（例えば、非特許文献１参照）。
【０００４】
上記非特許文献１などのような光配線を構成するためには、光電変換部品が必要不可欠であり、しかもインターポーザ上などに搭載するため小型の光電変換部品が必要になる。この小型の光電変換部品として、光ファイバと面発光レーザを光結合させたもの（例えば、特許文献１参照）や、高さの異なる金属突起や斜面を有するブロック体を用い、光素子を傾斜させて戻り光を抑制したもの（例えば、特許文献２参照）、斜めファイバ上に裏面入射フォトダイオード（ＰＤ）を接着したもの（例えば、特許文献３参照）等が提案されている。
【特許文献１】特開２０００−３４７０７２号公報
【特許文献２】特開２００１−２８１５０３号公報
【特許文献３】特開２００１−２８４６０８号公報
【非特許文献１】日経エレクトロニクス８１０号、pp.121-122、２００１年１２月３日
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１の従来例では、光ファイバと面発光レーザの光結合のため、光ファイバを挿入組立する場合、光ファイバが光素子の能動領域に当たって光素子を破損し易い問題があった。また、光ファイバと面発光レーザが平行に近接配置されるため、面発光レーザが所謂戻り光雑音を発生しやすい問題もあった。
【０００６】
上記の戻り光雑音を抑制する従来例が特許文献２であるが、この例では光素子を傾斜させるため高さの異なる金属突起や斜面を有するブロック体を用いており、その熱膨張による長さ変化が面内で異なるため温度変化に対して光素子の傾斜角変動が生じやすいという問題がある。従って、特許文献２の従来例では、温度によってやはり戻り光雑音を生じる場合があり、これを避けるために傾斜角を過剰に大きくしておく必要があった。また、傾斜角を過剰に設定するため、結果的に面発光レーザと光ファイバの光結合効率が過剰に低くなるという問題もあった。さらに、特許文献２の従来例は構成そのものが複雑であり、製造歩留りという点での問題も小さくは無かった。
【０００７】
また、特許文献２の従来例では、光ファイバ支持部材に対して光素子全体を傾斜させるため、光素子端から能動領域までの長さに傾斜角を掛けた量に相当するギャップが光ファイバと光素子の間に生じ、受光径を小さく絞る必要のある高速受光素子では光ファイバの出射光広がりにより光結合効率が低下し易い問題がある。一見、受光素子は戻り光雑音にあまり関係無いようにも思えるが、ＬＳＩ間配線のような比較的短距離（最大１ｍ程度）配線の場合、受光素子側の光ファイバ端面での反射や受光素子表面での反射による光の殆どが光ファイバを通じて発光素子まで戻ってしまい、やはり戻り光雑音を誘起してしまう。従って、受光素子側も反射光対策が必要であり、特許文献２の従来例では、受光素子を傾斜させる必要があるため、光結合効率低下が避けて通れない問題であった。
【０００８】
光素子を傾斜させる他の手法としては、特許文献３のようにファイバ端面をフェルールごと斜面化して光素子を接着する方法もあるが、この方法は光ファイバの端面整形（斜め化）のための研磨工程が必須となり、コストの大幅低減が実質的に困難であった。ＬＳＩ間配線などの応用においては、光通信やＬＡＮ等に比し許容されるコストが劇的に低く、研磨工程のような時間の長い工程が許容できないという問題があった。
【０００９】
本発明は、上記事情を考慮してなされたもので、その目的とするところは、単純な構成で製造組立時の光素子破損を防止し、同時に戻り光雑音の抑制を可能とする、低コストで高性能な光電変換ヘッダー及びそれを用いたインターフェイスモジュール付ＬＳＩパッケージ及び光配線システムを提供することにある。
【００１０】
また、本発明の他の目的は、上記の光電変換ヘッダーを製造するための光電変換ヘッダーの製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記課題を解決するために本発明は、次のような構成を採用している。
【００１２】
即ち、本発明の一態様は、光導波体と、該光導波体の光入出力端が素子搭載面から少なくとも一部突出するように該光導波体を保持し位置決めするフェルールと、このフェルールの少なくとも素子搭載面に設けられた電気配線と、前記フェルールの素子搭載面に搭載され且つ前記電気配線に電気接続された面型光素子とを具備してなる光電変換ヘッダーであり、前記光導波体の前記フェルールの素子搭載面から少なくとも一部突出する光入出力端が該光導波体の光導波方向に対してほぼ垂直な端面を有し、前記フェルールの素子搭載面が前記光導波体の光導波方向に対して垂直な面から２度以上ずれた面であることを特徴とする。
【００１３】
また、本発明の別の一態様は、面型発光素子又は面型受光素子からなる面型光素子と、光を導波する光導波体と、該光導波体を保持し位置決めするフェルールと、該フェルールに設けられた電気配線とを備えてなる光電変換ヘッダーであって、前記電気配線が前記フェルールの該フェルールが保持する前記光導波体の光入出力端が露出する面から該フェルールの少なくとも一つの側面にまたがって形成され、前記面型光素子が前記フェルールの該フェルールが保持する前記光導波体の光入出力端が露出する面に搭載され且つ前記電気配線に電気接続されてなり、前記光導波体の前記フェルールの前記面型光素子搭載面に露出する光入出力端が該光導波体の光導波方向に対してほぼ垂直な端面を有し、前記フェルールの該フェルールが保持する前記光導波体の光入出力端が露出する面が前記光導波体の光導波方向に対して垂直な面から２度以上ずれた面であると共に、前記光導波体と前記面型光素子の間に透明樹脂が充填されてなることを特徴とする。
【００１４】
また、本発明の別の一態様は、信号処理ＬＳＩが搭載され、実装ボード接続用電気端子を有するインターポーザと、高速信号を外部配線するための光導波体からなる光伝送路を有したインターフェイスモジュールと、前記インターポーザ及びインターフェイスモジュールを電気的且つ機械的に接続する電気接続端子とを備えたインターフェイスモジュール付ＬＳＩパッケージであって、前記インターフェイスモジュールは、光導波体の光入出力端が素子搭載面から突出するように該光導波体を保持し位置決めするフェルールと、このフェルールの少なくとも素子搭載面に設けられた電気配線と、前記フェルールの素子搭載面に搭載され且つ前記電気配線に電気接続された面型光素子と、を有する光電変換ヘッダーを備え、前記光導波体の前記フェルールの素子搭載面から突出する光入出力端が該光導波体の光導波方向に対してほぼ垂直な端面を有し、前記フェルールの素子搭載面が前記光導波体の光導波方向に対して垂直な面から２度以上ずれた面であることを特徴とする。
【００１５】
また、本発明の別の一態様は、信号処理ＬＳＩが搭載され、実装ボード接続用電気端子を有するインターポーザと、高速信号を外部配線するための光導波体からなる光伝送路を有したインターフェイスモジュールと、前記インターポーザ及びインターフェイスモジュールを電気的且つ機械的に接続する電気接続端子とを備えたインターフェイスモジュール付ＬＳＩパッケージであって、前記インターフェイスモジュールは、面型発光素子又は面型受光素子からなる面型光素子と、光を導波する光導波体と、該光導波体を保持し位置決めするフェルールと、該フェルールに設けられた電気配線と、を有する光電変換ヘッダーを備え、前記電気配線が前記フェルールの該フェルールが保持する前記光導波体の光入出力端が露出する面から該フェルールの少なくとも一つの側面にまたがって形成され、前記面型光素子が前記フェルールの該フェルールが保持する前記光導波体の光入出力端が露出する面に搭載され且つ前記電気配線に電気接続されてなり、前記光導波体の前記フェルールの前記面型光素子搭載面に露出する光入出力端が該光導波体の光導波方向に対しほぼ垂直な端面を有し、前記フェルールの該フェルールが保持する前記光導波体の光入出力端が露出する面が前記光導波体の光導波方向に対し垂直な方向から２度以上ずれた面であると共に、前記光導波体と前記面型光素子の間に透明樹脂が充填されてなることを特徴とする。
【００１６】
また、本発明の別の一態様は、光電変換ヘッダーの製造方法であって、光を導波する光導波体を保持し位置決めすると共に、該光導波体の光入出力端が露出する面が前記光導波体の光導波方向に対して垂直な面からずれた斜面であり、該斜面から少なくとも一つの他の側面にまたがって電気配線が形成されてなるフェルールに対し、前記斜面に面型発光素子又は面型受光素子からなる面型光素子を搭載し、該面型光素子と前記電気配線を電気接続する工程と、前記面型光素子の前記電気配線が接続される面と反対の裏面に該裏面とほぼ平行な面を有するストッパ部材を配置する工程と、前記面型光素子の裏面に前記ストッパ部材を配置した状態で、前記フェルールへの前記光導波体の挿入及び前記面型光素子と前記光導波体の間への透明樹脂充填を行う工程と、を含むことを特徴とする。
【００１７】
また、本発明の別の一態様は、光導波体と、該光導波体の光入力端が素子搭載面から少なくとも一部突出するように該光導波体を保持し位置決めするフェルールと、このフェルールの少なくとも素子搭載面に設けられた電気配線と、前記フェルールの素子搭載面に搭載され且つ前記電気配線に電気接続された面型光素子とを具備し、前記光導波体の前記光入出力端が該光導波体の光導波方向に対してほぼ垂直な端面を有し、前記フェルールの前記素子搭載面が前記光導波体の光導波方向に対して垂直な面から２度以上ずれた面であり、前記光導波体と前記面型光素子の間に透明樹脂が充填されてなる光電変換ヘッダーを用いる光配線システムであって、前記面型光素子が発光素子である第一の光電変換ヘッダー（光送信ヘッダー）と、前記面型光素子が受光素子である第二の光電変換ヘッダー（光受信ヘッダー）が前記光導波体により光結合され、前記第一の光電変換ヘッダーから前記第二の光電変換ヘッダーへと光信号を伝送してなることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１８】
本発明の光電変換ヘッダー及びインターフェイスモジュール付ＬＳＩパッケージ及び光電変換ヘッダーの製造方法ＬＳＩによれば、高速ＬＳＩチップ間配線をローコストで実現できるようになり、情報通信機器等の高度化に大きく貢献することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
本発明の実施形態を説明する前に、本発明者らが先に提案したインターフェイスモジュール付ＬＳＩパッケージ（特願２００３−３９８２８号）について、図１３を参照して説明する。図１３中の２１はインターポーザ基板、２２は半田ボール、２３は信号処理ＬＳＩ、２４は電気接続端子、２５は配線基板、２７は光素子駆動ＩＣ、２８は光電変換部、５は光ファイバ、３１はヒートシンク、３２は冷却ファンである。
【００２０】
信号処理ＬＳＩ２３からの高速信号は、半田ボール２２を通じて実装ボードに供給されるのではなく、電気接続端子２４及び配線基板２５を通じて光素子駆動ＩＣ２７に供給される。そして、光電変換部２８により光信号となり、光ファイバ５に与えられる。このパッケージは、信号処理ＬＳＩ２３が搭載されたインターポーザ基板２１上に、インターフェイスモジュール（配線基板２５、光素子駆動ＩＣ２７、光電変換部２８、光ファイバ５を合せた部分）を後から搭載できる。更に、その上にヒートシンク３１、冷却ファン３２が搭載されて、信号処理ＬＳＩ２３の放熱が可能となる。
【００２１】
このように構成されたインターフェイスモジュール付ＬＳＩパッケージは、既存の生産ラインで作製された実装ボードに、既存の実装装置（リフロー装置など）を用いてＬＳＩ実装を行うのと全く同様の手順及び条件によって、ボード実装することができる。即ち、先に信号処理ＬＳＩ２３を搭載したインターポーザ基板２１を他の電子部品と共に既存方法を用いてボードに実装し、その後にインターフェイスモジュールを上から被せて固定（例えば、ネジ止めや接着剤で固定）すれば図１３の構造が実装ボード上に構成できる。
【００２２】
このとき、インターポーザ基板２１をボード実装する工程までは、既存量産ラインを一切変更することなく生産可能であり、光配線ボードを構築するために特有の作業はインターフェイスモジュールを搭載する作業だけとなる。しかも、インターフェイスモジュールを上から被せて固定する工程は、特別な高精度位置合わせ（例えば±１０μｍ）を必要とするものではなく、一般的な電気コネクタの精度があれば十分であり、それほど実装工程のコストを増加させるものではない。即ち、既存の安価な実装ボード（例えば、ガラスエポキシ基板など）と既存の実装方法を用い、一般的にボード電気配線で実現困難な高速配線（例えば１つの配線当たり２０Ｇｂｐｓ）を有する高速ボードが実現可能となる。
【００２３】
この形態のインターフェイスモジュール付ＬＳＩパッケージは、光電変換部２８と光ファイバ５（以下、２８及び５を合せて光電変換ヘッダーと記す）を除けば、電気的な実装体であり、既存の半導体実装技術が適用しやすく量産による低コスト化が容易である。即ち、光電変換ヘッダー（光素子サブアセンブリ）に要するコストが低減できれば、光を用いた高速配線ボードの低コスト化が可能となり、情報通信機器の大容量化、高度化等に大きく寄与することができる。本発明は、このようなインターフェイスモジュール付ＬＳＩパッケージの光電変換ヘッダーのコストを低減可能とする技術の提供を行うものである。
【００２４】
上述した光電変換ヘッダーの従来例を既に説明しているが、その中でコスト増加要因となる部分は、光電変換ヘッダーの組み立て不良、特に、光ファイバなどの光導波体を装着固定する時に光導波体により光素子を機械的に破損する不良、動作的に戻り光雑音を発生する特性不良などであり、不良品の製造原価が良品の製品原価に上乗せされる分、コスト増加することとなる。また、前述したように光ファイバに斜め研磨加工などを施す場合、更に大きな加工コストが製造原価に追加される。
【００２５】
以下、図面参照しながら本発明の実施形態について説明していく。
【００２６】
（第１の実施形態）
図１は、本発明の第１の実施形態に係わる光電変換ヘッダーの概略構成を示す断面図である。
【００２７】
図１において、１は光を導波するための光導波体（例えば、光ファイバや光導波路フィルムなどであり、以下では光ファイバを例として記述していく）を保持位置決めするフェルール、２はフェルール１の上にパターン形成した電気配線（引き出し電極）、３は面型発光素子（例えば、ＶＣＳＥＬ：Vertical Cavity Surface Emitting Laserなど）、４は光素子搭載用バンプ、５は光ファイバ（５ａ：コア、５ｂ：クラッド）、６は光素子アンダーフィル材及び光ファイバの接着剤としての透明樹脂である。
【００２８】
フェルール１は、例えば３０μｍ程度のガラスフィラーを８０％程度混入したエポキシ樹脂を金型による樹脂成型で形成する。このフェルール１に、メタルマスクとスパッタ等によるパターンメタライズを行って電気配線２を形成する。これにより、１μｍ以下の非常に高い精度を持ちながら、非常に低コストで電気配線付きのフェルール１を量産することが可能である。ここで、電気配線２は、フェルール１の素子搭載面からフェルール１の一つの側面にまたがって形成されている。
【００２９】
フェルール１の材料としては、上記エポキシ樹脂の他にＰＰＳ（ポリフェニレンサルファイド）、ＬＣＰ（液晶ポリマー）、ポリアミド樹脂、シリコーン樹脂、アクリル樹脂、ポリカーボネート樹脂にガラスフィラーを混合した樹脂を用いることもできる。また、光素子搭載用バンプ４は、半田バンプ（加熱溶融）、Ａｕバンプ（熱圧着）、Ｓｎ／Ｃｕバンプ（固相接合）など、種々の材料及び接続方法を用いることができる。光ファイバ５は、例えば石英系のマルチモードＧＩ（Graded Index）ファイバ（コア径５０μｍ、クラッド径１２５μｍ、ＮＡ＝０．２１）を用いる。光ファイバ５は、多成分ガラス系の光ファイバやプラスチック光ファイバを用いることも可能である。
【００３０】
ここで、光ファイバ５の端面は光ファイバ５の光導波方向に対してほぼ垂直面であり、石英ファイバなどの場合は、ダイヤモンド刃で僅かに傷入れして側圧印加することによる応力破断面、所謂クリーブ面で構わない。この端面クリーブには専用カッターが市販されており、光ファイバアレイ（リボンファイバ）に対しても整列して一斉クリーブが可能である。また、プラスチックファイバなどの場合、ナイフによる垂直切断や熱板整形などの端面形成法を用いればよい。勿論、コストが見合う場合は、これらを研磨加工で行っても構わない。
【００３１】
フェルール１の光素子搭載面は、上記光ファイバ５の光導波方向に対して垂直の面からずれた面とする。この光素子搭載面の傾斜角としては、発光素子の能動部に光ファイバが接触しない角度を設定すればよい。以下、この光素子搭載面の傾斜角設定の例を示す。
【００３２】
光通信用の石英系光ファイバでは、リボンファイバは一般に２５０μｍピッチのアレイ配列が用いられている。発光素子もこれに適合するよう、２５０μｍピッチで素子設計されることが多く、このサイズでの素子設計は一般に問題なく実施できる。
【００３３】
一方、高速面型発光素子として、ＶＣＳＥＬが一般に用いられるようになってきた。ＶＣＳＥＬは、垂直共振型面発光レーザ全般を指すが、通常は垂直ＤＢＲ（Distributed Bragg Reflector）型面発光レーザを限定的に指すことが多い。比較的汎用性の高くなってきた発振波長８５０ｎｍ帯のＶＣＳＥＬでは、ＤＢＲミラーとしてＡｌx Ｇａ1-x Ａｓが用いられており、発振条件から必要とされる９９．９％以上の反射率を得るためには、例えばＡｌ0.1 Ｇａ0.9 Ａｓ／Ａｌ0.9 Ｇａ0.1 Ａｓの各λ／４厚の層ペアを繰り返し積層して３．５μｍ程度の厚みが必要になる。これが活性層を挟んでｐ側、ｎ側それぞれに必要なため、全体では７〜８μｍという厚さになる。
【００３４】
また、ＶＣＳＥＬの電流閉じ込め（発振領域制限）構造として、高速ＶＣＳＥＬでは選択酸化構造が良く用いられている。選択酸化構造は、レーザ活性層の近傍に非常に酸化性の強い結晶（例えば、Ａｌ0.98Ｇａ0.02Ａｓ）を薄く設けておき、所望のレーザ能動領域を残して外側から選択的に水蒸気酸化を行わせる構造である。例として、第１ＤＢＲ層、活性層、選択酸化層、第２ＤＢＲ層といった結晶層を順次積層し、直径３０μｍのメサエッチング加工を施し、その側面から選択酸化を１０μｍ行うことで、電流注入開口径が１０μｍの選択酸化ＶＣＳＥＬを作製することができる。このとき、メサエッチングの深さは選択酸化層に達する深さであれば良く、上記ＤＢＲ厚さの３．５μｍ以上、即ち約４μｍの深さに形成する。
【００３５】
これを考慮すると、２５０μｍ×２５０μｍのＶＣＳＥＬチップではチップ辺から中心までの距離が１２５μｍであり、発光部中央が素子中心に設定される場合、中心から１５μｍまで高さ４μｍのメサが形成され、チップ辺からメサエッジに伸びる直線はチップ表面に対して約２度の傾きとなる（４μｍ／１１０μｍ〜ｔａｎ２°、チップ辺からメサエッジまでの距離が１１０μｍ）。
【００３６】
これらの関係を、図２にまとめて示す。図２において、３０１はＶＣＳＥＬ基板（例えばＧａＡｓ）、３０２は電流注入開口（非選択酸化領域）、即ちＶＣＳＥＬの能動領域、３０３は円形メサ（第二ＤＢＲ層、選択酸化層より深く形成）である。
【００３７】
図２において、３０１左上部から３０３左上部にかけて引いた線は、仮想的な平面接触物の表面を表しており、上述したように、その接触角は約２°となる。ＶＣＳＥＬ側からみれば、能動領域を内包する円形メサ３０３に光ファイバ５等が接触するようなことさえなければ、基板表面（メサエッチング表面など）に多少の接触物があっても素子破壊を起こすことは少ない。従って、図２において平面接触物の接触角が２°以上であれば、平面接触物が先に基板３０１に接触し、ＶＣＳＥＬ能動領域３０２（及び円形メサ３０３）は保護されるということが分る。
【００３８】
従って、一般的なリボンファイバのアレイピッチに相当する、２５０μｍ×２５０μｍサイズのＶＣＳＥＬでは、２度以上傾いた面に対して能動部（直径３０μｍメサ）が接触しない、即ち能動部が自動的に保護されるようにすることができる。このため、フェルール１の面型発光素子搭載面は、上記光ファイバ５の光導波方向に対して垂直となる面から２度以上傾いていることが望ましい。
【００３９】
但し、この傾斜角は２５０μｍサイズのチップより大きな平面に対する場合であり、２５０μｍより小さい径の光ファイバを対向させる場合、より大きな角度で傾けることが必要になる。例えば、一般的な石英系光ファイバの径は１２５μｍが多い。上記のＶＣＳＥＬと１２５μｍ径の光ファイバの中心を位置合わせしてＶＣＳＥＬの能動部を保護するには、約５度の傾きが必要になる（４μｍ／４７．５μｍ〜ｔａｎ５°、ファイバ端からメサエッジの距離が４７．５μｍ）。
【００４０】
これらの関係を、図３にまとめて示す。図３において、３０１はＶＣＳＥＬ基板（例えばＧａＡｓ）、３０２は電流注入開口（非選択酸化領域）、即ち、ＶＣＳＥＬの能動領域、３０３は円形メサ（第二ＤＢＲ層、選択酸化層より深く形成）であり、その大小関係は図２の場合と同一である。また、５は光ファイバであり、上述のように１２５μｍの直径を有している。ここで、光ファイバ５の端面は垂直カットされており、その中心（光軸中央）がＶＣＳＥＬ能動領域中心上に位置するものとする。その状態で、光ファイバが基板３０１表面と円形メサ３０３の角に接触する条件を求めると図３のような関係になり、相互の接触角は５°弱となる。
【００４１】
従って、図３において光ファイバの傾きが前述のように５°以上であれば光ファイバが先に基板３０１に接触し、ＶＣＳＥＬ能動領域３０２及び円形メサ３０３は保護されるということが分る。また、光ファイバとＶＣＳＥＬの中心位置がずれるとこの関係が成立しなくなるが、図１から分るように本発明においてこれはＶＣＳＥＬ３をフェルール１に搭載する際の位置合わせの問題に帰着する。この位置合わせ精度としては、光ファイバ保持穴を画像認識させて位置合わせする方法で、±５μｍ以下の精度が確保できる。この位置合わせ精度を更に考慮し、光ファイバ傾き角、即ち、フェルール１の光素子搭載面傾斜角を５．５°とすれば、ＶＣＳＥＬ能動部に光ファイバが接触することは無い。
【００４２】
このように、ＶＣＳＥＬ表面の凹凸などを考慮し、フェルールの光素子搭載面に傾斜を付けることで発光素子の能動部に光ファイバが接触しないように設定することができる。勿論、この実施形態では光素子を搭載するバンプ金属などの厚みが面内でほぼ一定であり、温度が変化しても光ファイバとＶＣＳＥＬの相対角度が変化することは実質無い。
【００４３】
また、光ファイバと発光素子が傾けて光結合されているため、戻り光による雑音発生を抑制できる効果も持っていることは周知の通りである。但し、本発明においては発光素子（ＶＣＳＥＬ）光出力面から光ファイバ光入力端面までの距離が２μｍ程度と極端に短くできるため、光ファイバとＶＣＳＥＬを傾斜させているにも拘わらず、光ファイバ端面の反射光がＶＣＳＥＬの光共振モードに結合して戻り光雑音を発生させる場合がある。
【００４４】
この問題を抑制するには、光ファイバ５の端面からの極近端反射光（反射距離数μｍ）を低く抑えれば良く、光ファイバ（屈折率約１．４６）と周囲（空気の場合屈折率約１）の屈折率差をできるだけ小さくすればよい。これには、光ファイバと光素子（ＶＣＳＥＬ）との間隙に光ファイバの屈折率に近い透明材料を充填することが有効であり、屈折率差低下による反射率の低下で等価的に光ファイバを発光素子から遠ざけた場合と同じような効果が得られる。図１において透明樹脂６を充填しているのは、この効果を持たせることを兼ねているものである。従って、透明樹脂６は、屈折率が光ファイバの等価屈折率に等しい、若しくはほぼ同等であることが望ましい。
【００４５】
また、透明樹脂６を充填することは、光ファイバ５が外力によって微少振動することを抑制する効果も持っている。光ファイバ５は、光電変換ヘッダーの外部で種々の物体に接しており、それらからの外力を内部に伝達する媒体にもなり得るが、光ファイバが外部の周期性振動を受け、しかもその振動が機械的共鳴振動数近傍である場合、光ファイバ先端又はそれに接する光半導体素子が微少振動する内部共鳴振動を起こす場合がある。前記した透明樹脂６の充填は、このような内部振動の防止及び減衰にも有効である。
【００４６】
さらに、透明樹脂６は光半導体素子３とフェルール１の熱膨張特性の差を緩衝する効果も持っており、相互の熱膨張係数差による応力や歪を光半導体素子３とフェルール１の接続部（光素子搭載用バンプ４の周囲）に集中させず、光半導体素子３及びそれに対向する光素子搭載面全体に分散させる効果を持つ。このため、透明樹脂６の充填は熱サイクルの劣化等を防止するためにも有効であり、更にその効果を高めるため、透明樹脂５に透明な微粒子フィラー（例えば平均粒径数μｍ〜数１０μｍのシリカや粉砕石英など）を混合させることも有効である。即ち、透明な微粒子フィラーの混合率を調整して樹脂の平均的、或いは等価的熱膨張特性を光ファイバや光半導体素子に整合、或いはそれらの中間値とすることで、熱応力（熱歪）緩和効果を高めることができる。
【００４７】
図４は、本発明の第１の実施形態に係わる光電変換ヘッダーの概略構成を示す断面図であり、図１で示した発光素子に対向する受光素子の実施形態例を示している。
【００４８】
図４において、１は光導波体（例えば、光ファイバや光導波路フィルムなどであり、以下では光ファイバを例として記述していく）を保持位置決めするフェルール、２はフェルール１の上にパターン形成した電気配線（引き出し電極）、３は面型受光素子（ＰＩＮ−ＰＤ：PIN Photo Diodeなど）、４は光素子搭載用バンプ、５は光ファイバ、６は光素子アンダーフィル材及び光ファイバの接着剤としての透明樹脂である。
【００４９】
フェルール１は、先に説明したようにエポキシ樹脂で製造することができ、更にエポキシ樹脂以外の他の材料を用いることができる。さらに、光素子搭載用バンプ４及び光ファイバ５は、先に説明したものを用いることができる。光ファイバ５の端面は、図１の場合と同様に光ファイバ５の光導波方向に対してほぼ垂直面であり、その形成方法は先に説明した通りである。
【００５０】
フェルール１の光素子搭載面は、上記光ファイバ５の光導波方向に対して垂直の面からずれた面とする。一般に、受光素子はプレーナ構造、即ち表面が平坦な構造の場合が多く、光ファイバの傾斜角は光ファイバ端面の垂直性ばらつきの範囲より大きければ任意となる。ところが、フェルール１には図１の発光素子に用いたものをそのまま流用することができ、光素子搭載面の傾斜角を２°以上（光ファイバを近接させる場合には５°以上の設定）とすると、発光素子及び受光素子のフェルール１を共通化できる。
【００５１】
また、受光側（光ファイバ端面、受光素子表面）の反射を抑制するため、光ファイバと受光素子（ＰＩＮ−ＰＤ）との間隙に光ファイバ屈折率に近い透明材料を充填することが有効である。これは、光ファイバ出力端での光ファイバと外部との屈折率差に応じた反射を抑制するものであり、透明樹脂６は屈折率が光ファイバの等価屈折率に等しい、若しくはほぼ同等であることが望ましい。
【００５２】
また、透明樹脂６を充填することは、先に説明したように光ファイバ５が外力によって微少振動することを抑制する効果も持っており、前述した内部振動の防止及び減衰にも有効である。さらに、透明樹脂６は光半導体素子３とフェルール１の熱膨張特性の差を緩衝する効果も持っており、前述したように熱サイクルの劣化等を防止するためにも有効である。この効果を更に高めるため、透明樹脂５に透明な微粒子フィラー（例えば平均粒径数μｍ〜数１０μｍのシリカや粉砕石英など）を混合させることも有効である。
【００５３】
なお、能動領域とは、前記面型光素子が発光素子の場合は電流注入により発光する発光部及びその周囲を囲む領域であり、一般には発光部から周囲に１０〜２０μｍ拡大した領域、又は発光部を周囲と分離するよう加工したメサ領域を、受光素子の場合は受光層に電界印加するためのｐｎ接合又は金属半導体接合から空乏層の延びる部分（受光部）及びその周囲を囲む領域であり、一般には受光部から周囲に１０〜２０μｍ拡大した領域、又は受光部を周囲と分離するよう加工したメサ領域を意味するものである。
【００５４】
このような本発明の受光素子への適用は、光ファイバと受光素子との距離を非常に短くでき、光ファイバ出射後の光ビーム広がりを最小化できる。即ち、受光素子の受光径を光ファイバのコア径より僅かに大きく設定、例えば光ファイバのコア径に１０μｍを加算する（５０μｍΦコア光ファイバの場合、６０μｍΦとする）ことで光結合効率の低下を防止し、マルチモード光ファイバ伝送のモーダルノイズ抑制にも効果を発揮する。
【００５５】
上記した発光素子搭載（図１）光電変換ヘッダー（光送信側）、受光素子搭載（図４）光電変換ヘッダー（光受信側）は、それぞれ光インターフェイスモジュールの低コスト化及び戻り光雑音の抑制に効果を発揮するが、比較的短距離（例えば配線長１ｍ以下）の光配線の場合、光導波体コア（図１の５ａ）を導波する光だけでなく、光導波体クラッド（図１の５ｂ）を伝播する非導波光（クラッドモード）、即ち光到達量が光導波体コア５ａへの光結合効率で定まらない不確定で容易に変動する光が伝達され易いため、本発明による発光素子搭載（図１）光電変換ヘッダー（光送信側）と受光素子搭載（図４）光電変換ヘッダー（光受信側）を併用することが戻り光雑音の抑制に効果的である。
【００５６】
つまり、光送信側反射光を抑制することでクラッドモードとなる角度の大きい光が光導波体に導入され易くなり、受光側で反射抑制を行っていないとクラッドモードによるランダムな反射光が戻ってＶＣＳＥＬの動作が安定化できない問題が生じるが、上述のように本発明による発光素子搭載（図１）光電変換ヘッダー（光送信側）と受光素子搭載（図４）光電変換ヘッダー（光受信側）を併用することで、比較的短距離（例えば配線長１ｍ以下）の光配線システムでもシステムの安定動作が可能となる。
【００５７】
この場合、光導波体５は一つの光導波体で、その各端に発光素子搭載（図１）光電変換ヘッダー（光送信側）と受光素子搭載（図４）光電変換ヘッダー（光受信側）が設けられた形態でも、発光素子搭載（図１）光電変換ヘッダー（光送信側）と受光素子搭載（図４）光電変換ヘッダー（光受信側）が別々に有する光導波体を光コネクタ（図示せず）で光結合した形態でも構わない。
【００５８】
なお、上記した本実施形態の光ファイバ傾き角、即ちフェルール１の光素子搭載面傾斜角の最大角については、以下のような設定とすれば良い。
【００５９】
例えば、光ファイバ傾き角の設定上限として、光ファイバ５の最大受光角を設定上限とする。即ち、それ以上の角度においては、光ファイバの最大導波モード角度を越えてしまうため、ＶＣＳＥＬの主軸（法線）方向の光が結合できなくなってしまう。従って、これ以上の角度では、光結合効率が必要以上に低下するため、総合的得失の損失の方が増加していく。光ファイバ５の最大受光角度の例としては、前述した石英系のマルチモードＧＩ（Graded Index）ファイバ（コア径５０μｍ、クラッド径１２５μｍ、ＮＡ＝０．２１）で、約１２°（半角値）である。
【００６０】
ここで言う半角とは、光ファイバの受光全角（主軸方向からの角度ずれのプラス成分及びマイナス成分を全て合わせた角度）の半分であり、主軸方向からの最大許容角度ずれ値を表す。また、光ファイバ５は、多成分ガラス系の光ファイバやプラスチック光ファイバを用いることも可能であり、その場合、更に大きな受光角（ＮＡ）を有する場合もあり得る。
【００６１】
次に、光ファイバとＶＣＳＥＬの光結合限界として、光ファイバの最大受光角とＶＣＳＥＬの光放射角の組み合わせ角がある。これは、上記の光ファイバ最大受光角以上の角度において、ＶＣＳＥＬの主軸方向の角度の光は結合できないが、ＶＣＳＥＬ出力光の角度拡がりによる裾部分の光が結合し得るため、その結合光が実質的に無くなる角度が光結合そのものの物理限界となる。例えば、ＶＣＳＥＬの出力光放射角度は、単一モード発振で約８°（半値全角：ＦＷＨＭ）、高次横モード発振で最大約２０°程度（半値全角：ＦＷＨＭ）である。
【００６２】
従って、それぞれの半角を上記光ファイバの最大受光角に付加した値が、光結合の実質限界となり、これを上記した本発明実施形態の光ファイバ傾き角、即ちフェルール１の光素子搭載面傾斜角の最大角とすれば良い。上記光ファイバの場合、最大設定角度は単一モード発振ＶＣＳＥＬで１６°（光ファイバ最大受光角１２°、ＶＣＳＥＬ出力光半値半角４°の合計）、高次横モード発振ＶＣＳＥＬで２２°（光ファイバ最大受光角１２°、ＶＣＳＥＬ出力光半値半角１０°の合計）であり、これ以上大きな角度の設定はあまり意味を成さない。
【００６３】
このように本実施形態の光電変換ヘッダーでは、光ファイバなどの光導波体５を保持するフェルール１と光素子３，７とをほぼ均等な高さのバンプ４などにより搭載するため、温度変化に対して光素子３，７の傾斜角変動が生じることが殆ど無い。また、その搭載面を光導波体５の光軸方向からずれた法線を持つように構成するため、光導波体５の断面幅とずれ角に応じたギャップが自動的に形成され、光素子能動部が光導波体５に接触して破損する問題を本質的に防止できる。このため、光導波体５が光素子３，７に接触する直前、或いは光導波体５が光素子３，７に接触するまで近接化しても光素子能動部が破損しないよう設定可能であり、光導波体５と光素子能動部を数μｍまで再現性良く近接することが可能である。従って、受光素子７の受光径を光導波体コア径まで絞って高速化しても、レンズなどのコストアップ要因となる付加物を用いることなく高効率な光結合が可能になる。
【００６４】
また、光素子３，７と光導波体５を互いに傾斜させる構成となるため、戻り光雑音も抑制可能なことは勿論であるが、特に、光導波体界面の反射を抑制する透明樹脂６の充填を行うため、光素子３，７と光導波体５を数μｍに近接させても、距離的効果が傾斜効果を越えて戻り光雑音を発生すことを抑制する。また、上記効果を発揮するための光導波体５（光ファイバや光導波路フィルムなど）の光入出力端は垂直端面でよく、工程コストの高い斜め研磨工程のような斜め加工を施す必要が無い。さらに、垂直端面に透明樹脂６の充填を行うため光導波体５の光入出力端に極端な面精度は必要なく、所謂クリーブ端面が適用可能である。従って、本実施形態は加工コストの面でもコストネックが殆ど無い利点を持っている。このような理由から、高速ＬＳＩチップ間配線をローコストで実現できるようになり、情報通信機器等の高度化に大きく貢献することができる。
【００６５】
（第２の実施形態）
図５、図６は、本発明の第２の実施形態に係わる光電変換ヘッダーの搭載光素子の概略構成を示す断面図及び上面図であり、図５は光素子として発光素子の場合、図６は受光素子の場合のそれぞれ構成例を示している。光素子の構造自体は、前述したＶＣＳＥＬのようなメサ型構造でも構わないが、ここでは高速動作を目的とした低電極容量型の素子を例に示していく。
【００６６】
図５において、３０１は半導体基板、３０２はレーザ発振領域、３０３は円形メサ、３０４は絶縁膜、３０５は能動領域電極、３０６は接地電極である。また、図６において、７０１は半導体基板、７０２は反転不純物拡散領域（受光部ｐｎ接合）、７０３は円形メサ、７０４は絶縁膜、７０５は能動領域電極、７０６は接地電極である。各図の右側の（ｂ）は素子上面図、各図の左側の（ａ）は各上面図のＡ−Ａ’部、Ｂ−Ｂ’部における断面図である。各図の破線は、光ファイバ５の対向位置を示している。絶縁膜３０４，７０４は、素子高速動作のために電極の寄生容量を低減する厚膜の絶縁体であり、例えば膜厚４μｍのポリイミド膜を用いる。この厚みは前述したＶＣＳＥＬのメサエッチング深さに相当する厚さであり、選択酸化のためのメサエッチング領域を埋め戻すことに相当する。
【００６７】
また、受光素子（ＰＩＮ−ＰＤ）はアレイ化した場合などに少数キャリア（非拡散領域がｎ型の場合は正孔）がキャリア濃度勾配により拡散し、隣接素子に到達するのを防止する少数キャリア拡散防止溝としてメサエッチングを施す。直接遷移型の半導体材料を用いたＰＩＮ構造の場合、不純物拡散領域深さが１μｍ程度、光吸収層厚さが２〜３μｍとなることが多く、少数キャリア拡散防止溝の深さは４μｍ程度の深さに形成すればよい。この少数キャリア拡散防止溝部分にＶＣＳＥＬと同様にメサエッチング領域を埋め戻す形で、電極の低容量化のため厚膜の絶縁体を設ける。
【００６８】
ここで、厚膜の絶縁体を用いて電極容量を低減する必要がある部分は３０５，７０５の能動部電極だけであるが、本発明の主旨から全てのバンプが同等の構造、サイズを有することが望ましく、接地電極３０６，７０６も能動部電極と同じ構成としている。従って、素子全体がほぼ平坦な表面を有し、配線パターンを能動部に接続するか、厚膜絶縁体を通して基板に接続（図示せず）するか、という違いで機能は異なるが、バンプ４の電極パッドとしての機械的構成は同一になるようにしている。
【００６９】
このときポイントとなる部分は、３０５〜３０６（又は７０５〜７０６）の電極が、図１で示したフェルール１の光素子搭載面の傾斜方向を除いて形成、即ち光素子能動部から見て光素子が傾斜される方向には電極及びその配線を形成しないことが望ましい。この理由を、図７を用いて説明する。
【００７０】
図７は、図１で示した光電変換ヘッダーと同等な例の概略構成図であり、光素子として図５に示した発光素子の４チャネルアレイ素子を搭載した例を示している。図７右図の（ｂ）は、フェルール１の光素子搭載面から見た側面図、図７左図の（ａ）は、側面図Ｃ−Ｃ’部の断面図である。発光素子３は、図５の上面図で素子を上側に表裏反転させた状態で搭載されていることに相当し、図７右側の側面図では破線で位置関係のみを表示している。
【００７１】
図７から分るように、この実施形態では発光素子３が図７右図の上下方向に傾斜しており、垂直端面の光ファイバでは、発光素子３の上下方向（この場合、Ｃ−Ｃ’指示線と光ファイバ縁部円の交点部分、能動領域の上側）に光ファイバの縁が接するようになる。当然のことながら、この部分では光ファイバと発光素子が接する場合の機械的接触により、そこに設けられたボンディングワイヤなどは変形させられてしまい、極端な場合は切断されてしまう。このため、この部分に立体的な構造物を配置することは避けるべきであるが、更に、蒸着電極等の薄い平面電極でも光ファイバに引っ掻かれて破損したり、機械的応力で徐々に劣化や断線したりする可能性を持つため、配置しないことが望ましい。この理由により、図５、図６の光素子では、電極を素子の対角線方向に配置し、上下方向への配置を避けている。
【００７２】
（第３の実施形態）
図８は、本発明の第３の実施形態に係わる光電変換ヘッダーの概略構成を示す断面図である。なお、図１と同一部分には同一符号を付して、その詳しい説明は省略する。
【００７３】
本実施形態は、図１の構成に加え、光吸収性樹脂８を設けたものである。光吸収性樹脂８としては、例えばカーボン微粒子や色素材料、ゲルマニウム微粒子などを混合したエポキシ樹脂、アクリル樹脂、シリコーン樹脂などとし、樹脂成形などにより図８のように形成する。このとき、光吸収性樹脂８は使用波長に対して十分に不透明となる厚さ（例えば波長８５０ｎｍ、Ｇｅ微粒子を２０％含有樹脂の場合で０．５ｍｍ）に設け、透明樹脂６の外側を全て覆うよう形成することが望ましいが、場合により一部覆われない部分があっても構わない（例えば、電極取り出し部など）。この光吸収性樹脂８の機能は、前述した戻り光雑音の抑制に関するものである。
【００７４】
戻り光雑音抑制のため充填した透明樹脂６は、光ファイバ端面の反射を抑制する効果を持つが、完全な屈折率の一致が必ずしも実現できないため、僅かに残留反射が残る場合が多い。この残留反射による光は、その媒質が空気の場合には散乱拡散して周囲に散逸することが多いが、この場合、透明樹脂６が周囲の空気より屈折率が高いため、その外周空気界面でかなりの光を内部に反射してしまう。即ち、透明樹脂６が光閉じ込め物質となり、残留反射光、即ち不要な光の速やかな散逸を妨げてしまう問題がある。この結果、残留反射光が閉じ込められてＶＣＳＥＬへの戻り光となり、ＶＣＳＥＬのバックグランド雑音レベルを上昇させてしまう。この雑音増加は、非常に高速の光伝送を行う場合等にジッタなどを増加させる原因となり、あまり好ましくない。また、受光側の光電変換ヘッダーにおいては、受光素子表面での反射光が速やかに散逸すべきところが透明樹脂６により閉じ込められ、光ファイバへの逆流光となって発光素子側に届いてしまう。
【００７５】
このような透明樹脂６を充填する構成における光閉じ込め問題を解決するため、図８の実施形態では透明樹脂６の空気界面に相当する部分に光吸収性樹脂８を設けている。光吸収性樹脂８は、屈折率が透明樹脂６と同等のものを用いることができる。端的には、透明樹脂６に光吸収材料を混合して用いれば良い。また、光吸収性樹脂８と透明樹脂６の屈折率が同じでなくとも、一般に樹脂材料は１．４〜１．６程度の屈折率が容易に実現し、かなり屈折率差の小さい組み合わせになり易い。このため、図８の実施形態では透明樹脂６境界での反射光が殆ど無くなり、光吸収性樹脂８の中に速やかに吸い込まれるようになる。
【００７６】
光吸収性樹脂８の中では樹脂中の光吸収体が残留反射光を吸収し、発光素子３への戻り光を抑制する。このとき、透明樹脂６内ではその隅々まで光が拡がるため、一部分、例えば透明樹脂６の表面の１０％程度に光吸収性樹脂８の取り除かれた部分があっても、そこでの反射光は別の光吸収性樹脂接触部で速やかに取り除かれ、内部に光がこもることは実質無い。このため、上述したように一部光吸収性樹脂８が設けられない部分ができても、問題ない。このような例は、例えば実装時の認識マーク確認窓として電極部分などで光吸収性樹脂を部分的に設けない場合等が相当する。
【００７７】
なお、上記した光吸収性樹脂８を設ける代りに、透明樹脂６と同様な第２透明樹脂（図示せず）を光吸収性樹脂８の部分に形成する方法も有効である。これは、透明樹脂６の境界が光素子とフェルールの間隙の出口付近に位置するのを、更に遠い位置に延長することに相当し、樹脂境界に反射して戻ってくる光を空間的な拡散により光素子とフェルールの間隙に逆流しにくくする方法である。これには、例えば光ファイバの光軸から光素子の端部までの長さ以上の厚さに第２透明樹脂を設ければ実質的に問題は無い。
【００７８】
上記、図８の実施形態は、図９に示すような変形も可能である。図９において、１〜６は図８と全く同様であり、８は光電変換ヘッダー全体を覆う光吸収性樹脂、９は光素子駆動ＩＣ（ドライバ、レシーバなど）、１０は配線基板、１１は放熱板を兼ねた実装基板、１２はボンディングワイヤである。
【００７９】
図９は、図１又は図４の光電変換ヘッダーを図１３のインターフェイスモジュール付ＬＳＩパッケージに適用した実施形態であり、光電変換ヘッダー、光素子駆動ＩＣなどを搭載、ワイヤボンディングなどにより電気接続した後、インターフェイスモジュール部分に保護モールド樹脂を設けた例である。保護モールド樹脂として、上記した光吸収性樹脂８や第２透明樹脂を用いることができ、その効果には上述の戻り光雑音抑制効果が含まれることは述べるまでも無い。
【００８０】
（第４の実施形態）
図１０は、本発明の第４の実施形態に係わる光電変換ヘッダーの概略構成を示す断面図である。なお、図８と同一部分には同一符号を付して、その詳しい説明は省略する。
【００８１】
本実施形態が先の第３の実施形態と異なる点は、図８の光吸収性樹脂８の外形をフェルール１の延長形とし、見かけ上、光電変換ヘッダーが直方体チップのように成形されている点である。
【００８２】
このような構成であれば、光半導体素子が外部に露出しないため取り扱いが容易であり、また、実装上の制限も少なくなる。例えば、光電変換ヘッダーをフラックスや溶融半田に暴露しても光素子には直接接触しないため影響を受けにくい。また、光吸収性樹脂部分のはみ出しを抑えることにより、電極の引き出し部分を実装基板に非常に近接させても電極以外が先に実装基板に当たるようなことが少ない。このため、この実施形態では、図１１に示すようなフリップチップ形式の実装方法が適用可能になる。
【００８３】
図１１において、１０の配線基板には各素子を接続するための電気配線（図示せず）が形成されている。図１１の１３は光素子駆動ＩＣ及び光電変換ヘッダーのフリップチップ実装面アンダーフィル材、４´は接続バンプである。このように実装することで、光素子駆動ＩＣから光電変換ヘッダーへの配線を短くすることができ、高速動作特性の改善に有効である。
【００８４】
（第５の実施形態）
図１２（ａ）〜（ｃ）は、本発明の第５の実施形態に係わる光電変換ヘッダーの製造工程の概略を示す断面図である。なお、図１と同一部分には同一符号を付して、その詳しい説明は省略する。
【００８５】
本実施形態の光電変換ヘッダーの製造工程は、まず、電極２及び傾斜した光素子搭載面を有するフェルール１に光素子の搭載を行う。この工程は、フェルールの光ファイバガイド孔や電極パターンと、光素子の能動領域パターンを画像認識させて機械的に位置合わせする方法で行い、例えば搭載位置精度を±２μｍに制御する。光素子の電極２への接続は、例えばＡｕスタッドバンプの加熱圧着を用いる。
【００８６】
次に、このフェルールを、背面にフェルール１の光素子搭載面傾斜角と同等な傾斜角を持つ固定壁（ストッパー）附きの治具１４にセットする（図１２（ａ））。このとき、フェルール１と治具１４は固定せず、フェルール１が治具１４上で光ファイバガイド孔方向にだけスライド可能なように、治具１４にガイド溝などを設けておく。この治具１４のガイド溝は、フェルール１に対する摩擦が少なくなるよう、材料、構成を考慮する。例えばフッ素樹脂を接触部に配置するようにしても良い。
【００８７】
次に、図１２（ｂ）に示すように、フェルール１に光ファイバ５を挿入する。このとき、光ファイバ固定用の透明樹脂（接着剤）６を液体状態で先に塗布し、光ファイバ挿入時の摩擦を減らすようにしても良い。光ファイバ５の挿入は、例えば押圧センサ付きのマイクロメータなど、光ファイバ挿入圧力のモニタが可能な装置を用いて行う。そして、光ファイバを挿入しながらその挿入圧が所定圧に達したポイント、或いは挿入距離に対する挿入圧の微分を取ってその立ち上がりポイントで光ファイバの挿入を停止する。光ファイバ５の挿入停止圧力としては、光ファイバの縁部破壊圧力以下で光素子基板にクラックなどを生じさせない圧力値を設定すれば良い。
【００８８】
最後に、図１２（ｃ）に示すように、透明樹脂６の固化を行う。透明樹脂６には、熱硬化樹脂や紫外線硬化樹脂を用い、光ファイバ５が所定挿入位置に達したら加熱又は紫外線照射などの硬化処理を行えば良い。
【００８９】
このような製造方法を用いることで、光素子とフェルールの接続部（バンプ電極４）に過剰外力を加えないようにでき、光素子搭載不良（電極外れなど）を大幅に低減できる。この光ファイバ挿入において最も外力を受ける部分は、光ファイバ及び光ファイバ接触部近傍の光素子基板であり、バンプ電極４にはフェルール１と治具１４との摩擦による力が加わるのみである。これは前述のように、フェルール１と治具１４との摩擦を低減するよう治具１４などに摩擦低減の工夫を施すことで低減でき、例えば治具１４を垂直に立ててフェルール１を上からセットすることで、フェルール１と治具１４との摩擦を実質零にすることも可能である。
【００９０】
（変形例）
なお、本発明は上述した各実施形態に限定されるものではない。例えば、実施形態では一部発光素子についてのみ記述されているが、一部の発光素子固有の部分を除いて、受光素子についても同様に実施可能なものである。また、実施形態に示された材料、形状、配置などはあくまで一例であり、更に各実施形態を組み合わせて実施することも可能である。その他、本発明はその要旨を逸脱しない範囲で、種々変形して実施することができるものである。
【図面の簡単な説明】
【００９１】
【図１】第１の実施形態に係わる光電変換ヘッダー（発光素子搭載）の概略構成を示す断面図。
【図２】第１の実施形態における光素子の配置関係を説明するための概略断面図。
【図３】第１の実施形態における光素子の配置関係を説明するための概略断面図。
【図４】第１の実施形態に係わる光電変換ヘッダー（受光素子搭載）の概略構成を示す断面図。
【図５】第２の実施形態に係わる光電変換ヘッダーに搭載される発光素子の概略構成を示す断面図と平面図。
【図６】第２の実施形態に係わる光電変換ヘッダーに搭載される受光素子の概略構成を示す断面図と平面図。
【図７】第２の実施形態に係わる光電変換ヘッダーに搭載される４チャネルアレイの発光素子の概略構成を示す断面図と平面図。
【図８】第３の実施形態に係わる光電変換ヘッダーの概略構成を示す断面図。
【図９】第３の実施形態に係わるインターフェイスモジュール付ＬＳＩパッケージの概略構成を示す断面図。
【図１０】第４の実施形態に係わる光電変換ヘッダーの概略構成を示す断面図。
【図１１】第４の実施形態に係わるインターフェイスモジュール付ＬＳＩパッケージの概略構成を示す断面図。
【図１２】第５の実施形態に係わる光電変換ヘッダーの製造工程の概略を示す断面図。
【図１３】本発明者らが既に提案したインターフェイスモジュール付ＬＳＩパッケージの概略構成を示す断面図。
【符号の説明】
【００９２】
１…フェルール
２…引き出し電極
３，７…面型光半導体素子
４…接続バンプ
５…光ファイバ
６…透明樹脂
８…光吸収性樹脂
９…光素子駆動ＩＣ
１０…配線基板
１１…実装基板（放熱板）
１２…ボンディングワイヤ
１３…アンダーフィル
１４…組み立て治具
２１…インターポーザ基板
２２…半田ボール
２３…信号処理ＬＳＩ
２４…電気接続端子
２５…配線基板
２７…光素子駆動ＩＣ
２８…光電変換部
３１…ヒートスプレッダ
３２…冷却ファン
【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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