(57)【要約】【課題】一つの実施形態は、光ファイバの実装を容易化できる光結合モジュールを提供することを目的とする。【解決手段】一つの実施形態によれば、光結合モジュールにおいて、アダプタは、光デバイスに装着される。光デバイスは、光素子とビアとを有する。光素子は、基板における第１の主面に配されている。ビアは、基板における光素子に対応した位置に配されている。ビアは、基板における第２の主面に第１の開口部を有する。第２の主面は、基板における第１の主面の反対側の主面である。ビアは、第１の主面まで達していない。アダプタは、ガイド穴を有する。ガイド穴は、アダプタにおける第３の主面に第２の開口部を有する。第３の主面は、第２の主面に対向する主面である。第２の開口部は、第１の開口部に対応している。ガイド穴は、アダプタにおける第４の主面に第３の開口部を有する。第４の主面は、アダプタにおける第３の主面の反対側の主面である。【選択図】図４
2018159791.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光デバイスと、
前記光デバイスに装着されたアダプタと、
を備え、
前記光デバイスは、
基板における第１の主面に配された光素子と、
前記基板における前記光素子に対応した位置に配され、前記基板における前記第１の主面の反対側の第２の主面に第１の開口部を有し前記第１の主面まで達していないビアと、
を有し、
前記アダプタは、前記アダプタにおける前記第２の主面に対向する第３の主面に前記第１の開口部に対応した第２の開口部を有し前記アダプタにおける第４の主面に第３の開口部を有するガイド穴を有する
光結合モジュール。
【請求項２】
前記ガイド穴を通って前記ビアの底面近傍まで延びた光ファイバをさらに備えた
請求項１に記載の光結合モジュール。
【請求項３】
前記第３の開口部における前記アダプタと前記光ファイバとの間に配される緩衝部材をさらに備えた
請求項２に記載の光結合モジュール。
【請求項４】
前記第３の開口部の最大開口幅は、前記第２の開口部の最大開口幅より大きい
請求項１から３のいずれか１項に記載の光結合モジュール。
【請求項５】
前記第２の開口部の最大開口幅は、前記第１の開口部の最大開口幅より小さい
請求項１から４のいずれか１項に記載の光結合モジュール。
【請求項６】
前記光デバイスは、複数の前記ビアを有し、
前記アダプタにおける前記ガイド穴は、前記第３の主面に複数のビアの前記第１の開口部に対応した複数の前記第２の開口部を有し、
前記第３の開口部は、前記第４の主面に略垂直な方向から透視した場合に、前記複数の第２の開口部を含む
請求項１から５のいずれか１項に記載の光結合モジュール。
【請求項７】
前記アダプタの最大幅は、前記光デバイスの最大幅より大きい
請求項１から６のいずれか１項に記載の光結合モジュール。
【請求項８】
前記アダプタは、前記光デバイスが収容される凹部を有する
請求項１から７のいずれか１項に記載の光結合モジュール。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本実施形態は、光結合モジュールに関する。
【背景技術】
【０００２】
光ファイバを用いた光通信システムを構成する際に、光ファイバと光素子の光結合が行われる。このとき、光結合が容易であることが望まれる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００３−２４９７１４号公報
【特許文献２】特開２００１−５９９２３号公報
【特許文献３】特開２００３−１３１０８１号公報
【特許文献４】特許第３７９５８７７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
一つの実施形態は、光ファイバの実装を容易化できる光結合モジュールを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
一つの実施形態によれば、光デバイスとアダプタとを有する光結合モジュールが提供される。アダプタは、光デバイスに装着される。例えば、アダプタは、光デバイスを覆ってもよい。光デバイスは、光素子とビアとを有する。光素子は、基板における第１の主面に配されている。ビアは、基板における光素子に対応した位置に配されている。ビアは、基板における第２の主面に第１の開口部を有する。第２の主面は、基板における第１の主面の反対側の主面である。ビアは、第１の主面まで達していない。アダプタは、ガイド穴を有する。ガイド穴は、アダプタにおける第３の主面に第２の開口部を有する。第３の主面は、第２の主面に対向する主面である。第２の開口部は、第１の開口部に対応している。ガイド穴は、アダプタにおける第４の主面に第３の開口部を有する。第４の主面は、アダプタにおける第３の主面の反対側の主面である。
【図面の簡単な説明】
【０００６】
【図１】図１は、実施形態における光デバイスの構成を示す平面図及び断面図である。
【図２】図２は、実施形態にかかる光結合モジュールの構成を示す斜視図である。
【図３】図３は、実施形態にかかる光結合モジュールの構成を示す断面図である。
【図４】図４は、実施形態にかかる光結合モジュールの構成を示す断面図である。
【図５】図５は、実施形態にかかる光結合モジュールの構成を示す平面図である。
【図６】図６は、実施形態にかかる光結合モジュールの実装形態を示す断面図である。
【図７】図７は、実施形態にかかる光結合モジュールの実装形態を示す断面図である。
【図８】図８は、実施形態の変形例にかかる光結合モジュールの構成を示す斜視図である。
【図９】図９は、実施形態の変形例にかかる光結合モジュールの構成を示す断面図である。
【図１０】図１０は、実施形態の変形例にかかる光結合モジュールの構成を示す断面図である。
【図１１】図１１は、実施形態の変形例にかかる光結合モジュールの実装形態を示す断面図である。
【図１２】図１２は、実施形態の他の変形例にかかる光結合モジュールの構成を示す斜視図である。
【図１３】図１３は、実施形態の他の変形例にかかる光結合モジュールの構成を示す断面図である。
【図１４】図１４は、実施形態の他の変形例にかかる光結合モジュールの構成を示す断面図である。
【図１５】図１５は、実施形態の他の変形例にかかる光結合モジュールの実装形態を示す断面図である。
【図１６】図１６は、実施形態の他の変形例にかかる光結合モジュールの実装形態を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【０００７】
以下に添付図面を参照して、実施形態にかかる光結合モジュールを詳細に説明する。なお、これらの実施形態により本発明が限定されるものではない。
【０００８】
（実施形態）
実施形態にかかる光結合モジュールについて説明する。光ファイバを用いた光通信システムにおいては、送信回路からの電気信号が光素子（発光素子や光変調素子）で電光変換されて光信号となり、光ファイバ等で伝達され、光ファイバ等で伝達された光信号が光素子（受光素子）で光電変換されて電気信号として受信回路へ伝送される。光ファイバと光素子との間における光信号の伝達を適切に行うように光通信システムを構成するために、光ファイバと光素子の光結合が行われる。光結合では、光ファイバの光軸と光素子の光軸とを高精度に合わせる必要がある。このとき、光ファイバ及び光素子の間で伝達される光信号や電気信号の強度を測定しながら光素子に対する光ファイバの位置合わせを行うと、製造コストが増大する場合が多い。
【０００９】
それに対して、ビアの中心軸と光素子の中心とが予め高精度に位置合わせされた光デバイスを用い、そのビアに光ファイバを挿入することで、光ファイバの光軸と光素子の光軸とを簡単に高精度に合わせることができる。例えば、光デバイス１０は、図１（ａ）〜図１（ｃ）に示すように、基板１３、複数の光素子１２−１〜１２−４、及び絶縁層１４を有する。基板１３には、複数のビア１１−１〜１１−４が配されている。図１（ａ）は、光デバイス１０の構成を示す平面図である。図１（ｂ）、図１（ｃ）は、それぞれ、光デバイス１０の構成を示す断面図である。図１（ｂ）は、図１（ａ）をＩ−Ｉ’線で切った断面図であり、図１（ｃ）は、図１（ａ）をＩＩ−ＩＩ’線で切った断面図である。図１（ａ）〜図１（ｃ）において、主面１３ａに垂直な方向をＺ方向とし、Ｚ方向に垂直な面内で互いに直交する２方向をＸ方向及びＹ方向とする。
【００１０】
基板１３は、複数本の光ファイバの配列（図７（ｂ）参照）に対応して、略直方体状に構成され得る。基板１３は、シリコンなどの半導体を主成分とする材料で形成され得る。基板１３は、主面（第１の主面）１３ｂ及び主面（第２の主面）１３ａを有する。主面１３ａは、基板１３における主面１３ｂの反対側の面である。なお、光ファイバを介して光通信に用いる光の波長は、基板１３に対して透明となる波長（すなわち、基板１３に対する光の透過率が基準レベル以上となる波長）とする。
【００１１】
複数の光素子１２−１〜１２−４は、基板１３における主面１３ｂに配されている。各光素子１２は、化合物半導体基板上で結晶成長された結晶成長層を主面１３ｂに直接設けるまたは接着剤等を介して接着することにより、基板１３における主面１３ｂに形成する。各光素子１２は、例えば、発光素子、光変調素子、又は受光素子を含むことができる。各光素子１２は、基板１３が透明となる光の波長に対して発光素子、光変調素子、又は受光素子として機能する材料で形成される。
【００１２】
基板１３がシリコンを主成分とする材料で形成されており、光素子１２が発光素子である場合、各光素子１２は、化合物半導体又は有機半導体を主成分とする材料で形成できる。各光素子１２は、例えば、ＩｎＰ基板に格子整合するＧａＩｎＡｓＰ系やＡｌＩｎＧａＡｓ系の物質を主成分とする材料で形成してもよく、このとき、光素子１２（発光素子）の発光波長を例えば１．３μｍより長い波長とすることができる。また、基板１３は、ガリウムヒ素、窒化ガリウム、サファイアなどを主成分とする材料で形成してもよい。この場合、各光素子１２は、アルミニウムガリウムヒ素系材料、窒化アルミニウムガリウムインジウム系材料で形成してもよく、光素子１２（発光素子）の発光波長を例えば０．８５μｍより長い波長や０．４μｍより長い波長とすることができる。
【００１３】
基板１３がシリコンを主成分とする材料で形成されており、光素子１２が受光素子である場合、各光素子１２は、化合物半導体又は有機半導体を主成分とする材料で形成できる。各光素子１２は、例えば、ＩｎＰ基板に格子整合するＧａＩｎＡｓ系の物質を主成分とする材料で形成してもよい。このとき、光素子１２（受光素子）は、例えば１．３μｍより長い波長を受光することができる。また、基板１３は、ガリウムヒ素、窒化ガリウム、サファイアなどを主成分とする材料で形成してもよい。この場合、各光素子１２は、ガリウムインジウムヒ素系材料、窒化ガリウムインジウム系材料で形成してもよく、光素子１２（受光素子）は、例えば０．８５μｍより長い波長や０．４μｍより長い波長を受光することができる。
【００１４】
絶縁層１４は、基板１３の主面１３ｂ側に配され、基板１３の主面１３ｂ及び各光素子１２を覆っている。絶縁層１４は、酸化シリコンなどの絶縁体を主成分とする材料で形成され得る。
【００１５】
複数のビア１１−１〜１１−４は、基板１３における複数の光素子１２−１〜１２−４に対応した位置に配されている。ビア１１−１の中心軸ＣＡ１１は、略Ｚ方向に延び、光素子１２−１の中心ＣＧ１２近傍を通る。ビア１１−２の中心軸ＣＡ１１は、略Ｚ方向に延び、光素子１２−２の中心ＣＧ１２近傍を通る。ビア１１−３の中心軸ＣＡ１１は、略Ｚ方向に延び、光素子１２−３の中心ＣＧ１２近傍を通る。ビア１１−４の中心軸ＣＡ１１は、略Ｚ方向に延び、光素子１２−４の中心ＣＧ１２近傍を通る。すなわち、光デバイス１０は、ビア１１に光ファイバを挿入することで光ファイバの光軸と光素子１２の光軸とを高精度に合わせることができるように構成されている。
【００１６】
各ビア１１は、基板１３の主面１３ａに開口部（第１の開口部）１１ｄを有し、基板１３の主面１３ｂ側に底面１１ｃを有する。各ビア１１は、開口部１１ｄから基板１３内を主面１３ｂに向って延び、主面１３ｂに達していない。各ビア１１のＺ方向の深さは、基板１３のＺ方向の厚さより小さくなっている。各ビア１１の底面１１ｃは、主面１３ｂより主面１３ａ側において、主面１３ｂに沿って（ＸＹ方向に沿って）延びている。
【００１７】
各ビア１１は、部分１１ａ及び部分１１ｂを有する。各ビア１１において、部分１１ａは、主面１３ａ側に配され、部分１１ｂは、主面１３ｂ側に配されている。
【００１８】
部分１１ａは、主面１３ａ側の最大幅が主面１３ｂ側の最大幅より広くなっている。部分１１ａは、内側面１１ａ１に囲まれ、略逆円錐台形状を有している。内側面１１ａ１は、Ｚ方向に傾斜して延び、＋Ｚ方向に進むにつれて中心軸ＣＡ１１から遠ざかる方向に延びている。
【００１９】
部分１１ｂは、主面１３ｂ側の最大幅と主面１３ａ側の最大幅とを均等にすることができる。部分１１ｂは、底面１１ｃ及び内側面１１ｂ１に囲まれ、略円柱形状を有している。内側面１１ｂ１は、Ｚ方向に沿って延びている。部分１１ｂは、開口部１１ｄ側の最大幅と底面１１ｃ側の最大幅とは、それぞれ、光ファイバの被覆部を除いた部分（コア＋クラッド）の幅に対応した大きさにすることができる。
【００２０】
それに応じて、光デバイス１０の外形寸法は、部分１１ｂの最大幅に対応して（例えば、Ｘ方向に部分１１ｂの最大幅の６〜８倍程度、Ｙ方向に部分１１ｂの最大幅の２〜３倍程度に）構成されている。これにより、光デバイス１０の材料コストの増大を抑制できる。
【００２１】
光ファイバを光デバイス１０のビア１１へ挿入して光素子１２に光結合させる実装を考えた場合、光ファイバの被覆部を除いた芯線（コア＋クラッド）の幅に対応して光デバイス１０の外形寸法が小さくなっているので、光デバイス１０を把持しにくい可能性がある。また、光ファイバの被覆部を除いた芯線（コア＋クラッド）の幅に対応して各ビア１１の開口部１１ｄ側の最大幅が小さくなっているので、光ファイバを光デバイス１０のビア１１へ挿入しにくい可能性がある。
【００２２】
そこで、本実施形態では、アダプタ２０を光デバイス１０に装着し、光ファイバを光デバイス１０のビア１１へ案内するガイド穴２３をそのアダプタ２０に設けることで、光ファイバの実装の容易化を図る。ここで、アダプタ２０で光デバイス１０を覆ってもよい。
【００２３】
例えば、図２〜図５に示すように、光デバイス１０を含む光結合モジュール１００を構成できる。図２は、光結合モジュール１００の構成を示す斜視図である。図３は、光結合モジュール１００の構成を示す断面図であり、光結合モジュール１００を図２のＡ−Ａ’線に沿って切った断面図である。図４は、光結合モジュール１００の構成を示す断面図であり、光結合モジュール１００を図２のＢ−Ｂ’線に沿って切った断面図である。図５は、光結合モジュール１００の構成を示す平面図である。
【００２４】
光結合モジュール１００は、光デバイス１０、アダプタ２０、及び基板３０を有する。光デバイス１０は、基板３０における開口部３０ａに嵌め込まれることにより基板３０に実装されていてもよいし（図３参照）、基板３０の主面３０ｂ上に搭載されることにより基板３０に実装されていてもよい。
【００２５】
アダプタ２０は、把持されやすい外形寸法を有している。アダプタ２０は、把持されるのに適した剛性・弾性を有し且つ成形が容易な材料で形成することができる。アダプタ２０は、例えば、エラストマー樹脂、液晶樹脂、ＰＰＳ（ポリフェニレンサルファイド）、エポキシ樹脂などを主成分とする材料で形成され得る。
【００２６】
アダプタ２０の最大幅は、光デバイス１０の最大幅より大きい。アダプタ２０は、光デバイス１０が装着され、例えば光デバイス１０を覆うように構成されている。アダプタ２０は、ガイド穴２３及び凹部２４を有する。凹部２４は、主として、ＸＹ平面に沿って延びている。凹部２４は、光デバイス１０及び基板３０が収容されるように構成されている。アダプタ２０は、光デバイス１０及び基板３０が凹部２４に収容された状態で光デバイス１０を覆っている。ガイド穴２３は、光デバイス１０及び基板３０が凹部２４に収容された状態で光デバイス１０のビア１１に連通されるように配されている。これにより、ガイド穴２３とビア１１とを容易に位置合わせできる。
【００２７】
ガイド穴２３は、基板１３（図１参照）における複数の光素子１２−１〜１２−４に対応した位置に配されている。ガイド穴２３の中心軸ＣＡ２３は、基板３０の主面３０ｂに略垂直な方向、すなわちＺ方向に沿って延びる。ガイド穴２３は、アダプタ２０における主面２０ｂ（第３の主面）に複数の開口部（複数の第２の開口部）２１ｃを有し、アダプタ２０における主面２０ａに開口部（第３の開口部）２２ｄを有する。主面２０ｂは、アダプタ２０における光デバイス１０の主面１３ａに対向する主面である。主面２０ａは、アダプタ２０における＋Ｚ側の主面である。＋Ｚ方向から透視した場合、開口部２２ｄは複数の開口部２１ｃを含む（図５参照）。
【００２８】
ガイド穴２３は、第２の穴２２及び複数の第１の穴２１−１〜２１−４を有する。第２の穴２２は、複数の第１の穴２１−１〜２１−４に連通されている。複数の第１の穴２１−１〜２１−４のそれぞれは、凹部２４内の空間に連通されている。複数の第１の穴２１−１〜２１−４の中心軸ＣＡ２１は、光素子１２−１〜１２−４の中心ＣＧ１２近傍を通る（図４参照）。
【００２９】
第２の穴２２は、アダプタ２０における＋Ｚ側の主面（第４の主面）２０ａに開口部（第３の開口部）２２ｄを有し、−Ｚ側に開口部２２ｃを有する。第２の穴２２は、開口部２２ｄからアダプタ２０内を−Ｚ方向に沿って延び開口部２２ｃまで達している。開口部２２ｃは、複数の第１の穴２１−１〜２１−４に連通されている。
【００３０】
第２の穴２２は、主面２０ａ側の最大幅が主面２０ｂ側の最大幅より広くなっている。第２の穴２２は、内側面２２ａ１に囲まれ、略逆四角錐台形状を有している。内側面２２ａ１は、Ｚ方向に傾斜して延び、＋Ｚ方向に進むにつれて中心軸ＣＡ２３から遠ざかる方向に延びている。
【００３１】
各第１の穴２１は、＋Ｚ側に開口部２１ｄを有し、アダプタ２０の主面２０ｂに開口部２１ｃを有する。各第１の穴２１は、開口部２１ｄからアダプタ２０内を−Ｚ方向に沿って延び開口部２１ｃまで達している。＋Ｚ方向から透視した場合、複数の開口部２１ｄは開口部２２ｄに含まれ、複数の開口部２１ｃは開口部２２ｄに含まれる（図５参照）。
【００３２】
各第１の穴２１は、光デバイス１０のビア１１に対応している。＋Ｚ方向から透視した場合、各第１の穴２１の開口部２１ｃは、対応するビア１１の開口部１１ｄに含まれ、底面１１ｃと略一致するか底面１１ｃを含み得る（図５参照）。これにより、光ファイバをガイド穴２３へ挿入した際に、光ファイバの被覆部を除いた部分（コア＋クラッド）が容易にビア１１へ案内され得る。
【００３３】
各第１の穴２１は、部分２１ａ及び部分２１ｂを有する。各第１の穴２１において、部分２１ａは、主面２０ａ側に配され、部分２１ｂは、主面２０ｂ側に配されている。
【００３４】
部分２１ａは、主面２０ａ側の最大幅が主面２０ｂ側の最大幅より広くなっている。部分２１ａは、内側面２１ａ１に囲まれ、略逆円錐台形状を有している。内側面２１ａ１は、Ｚ方向に傾斜して延び、＋Ｚ方向に進むにつれて中心軸ＣＡ２１から遠ざかる方向に延びている。
【００３５】
部分２１ｂは、主面２０ｂ側の最大幅と主面２０ａ側の最大幅とを均等にすることができる。部分２１ｂは、内側面２１ｂ１に囲まれ、略円柱形状を有している。内側面２１ｂ１は、Ｚ方向に沿って延びている。部分２１ｂは、開口部２１ｄ側の最大幅と開口部２１ｃ側の最大幅とは、それぞれ、光ファイバの被覆部を除いた部分（コア＋クラッド）の幅に対応した大きさにすることができる。
【００３６】
図５に示すように、アダプタ２０において、ガイド穴２３の開口部２２ｄの最大開口幅Ｗ２２ｄは、ガイド穴２３の開口部２１ｃの最大開口幅Ｗ２１ｃより大きい。ガイド穴２３の開口部２１ｄの最大開口幅Ｗ２１ｄは、開口部２２ｄの最大開口幅Ｗ２２ｄより小さく、開口部２１ｃの最大開口幅Ｗ２１ｃより大きい。光デバイス１０におけるビア１１の開口部１１ｄの最大開口幅Ｗ１１ｄは、アダプタ２０におけるガイド穴２３の開口部２１ｃの最大開口幅Ｗ２１ｃより大きい。開口部２１ｃの中心と開口部１１ｄの中心との位置ずれは、「（Ｗ１１ｄ−Ｗ２１ｃ）／２」より小さいことが望ましい。これにより、図５においてガイド穴２３の開口部２１ｃがビア１１の開口部１１ｄに含まれ、光ファイバの挿入が容易かつ光ファイバ先端の精密ガイドが可能である（図７参照）。
【００３７】
なお、ビア１１の開口部１１ｄの最大開口幅Ｗ１１ｄは、ガイド穴２３の開口部２２ｄの最大開口幅Ｗ２２ｄより大きくてもよい。開口部２２ｄの最大開口幅Ｗ２２ｄは、ＸＹ平面に沿った平面方向における第１の穴２１の最大幅とみなすこともできる。また、図５では、図示の簡略化のため、光デバイス１０におけるビア１１の底面１１ｃを図示していないが、ビア１１の底面１１ｃの最大幅Ｗ１１ｃは、ガイド穴２３の開口部２１ｃの最大開口幅Ｗ２１ｃと略等しくてもよいし、開口部２１ｃの最大開口幅Ｗ２１ｃより小さくてもよい。
【００３８】
また、光デバイス１０における主面１３ａとアダプタ２０における主面２０ｂとの間にギャップを設けるのが望ましい。アダプタ２０におけるガイド穴２３の開口部２１ｃの中心と光デバイス１０におけるビア１１の開口部１１ｄの中心とに位置ずれがあった際、光ファイバが変形してビア１１内に挿入されるための余裕となる。あるいは、第１の穴２１における光デバイス１０側の先端近傍の部分は、少し広げる逆テーパ形状としても良い。これにより、上記と同様に変形余裕を確保可能である。このとき、第１の穴２１の先端径は逆テーパ前の最小径で規定することができる。
【００３９】
次に、光結合モジュール１００の実装形態について図６を用いて例示的に説明する。図６は、光結合モジュール１００の実装形態を示す図である。図６（ａ）は、図２のＡ−Ａ’線に沿って切った断面に対応する断面図であり、図６（ｂ）は、図２のＢ−Ｂ’線に沿って切った断面に対応する断面図である。
【００４０】
図６に示す実装形態では、光結合モジュール１００は、配線４０、電極４１、及びＩＣ５０をさらに有する。配線４０は、光デバイス１０における光素子１２とＩＣ５０とを電気的に接続する。電極４１は、配線４０を介して光素子１２とＩＣ５０とに電気的に接続されている。例えば、基板３０は、多層プリント配線板であり、厚み２．０ｍｍとすることができる。あるいは、基板３０は、光素子１２とＩＣ５０を埋め込んで一体化するモールド樹脂であっても良い。ＩＣ５０は、例えば、ＲＡＩＤコントローラを含むことができる。配線４０及び電極４１は、それぞれ、例えば、Ｃｕを主成分とする材料で形成され得る。
【００４１】
ＩＣ５０から出力された電気信号を光素子１２（発光素子や光変調素子）で光信号に変換したり、光信号を光素子１２（受光素子）で電気信号に変換してＩＣ５０へ入力したりすることができる。これにより、光結合モジュール１００を、光ファイバの光信号を送受信するための光結合インターフェースとして用いることができる。光信号は、電気信号よりも高速・長距離・低ノイズの信号伝送が可能である。例えば、光結合モジュール１００は、ストレージインターフェースに適用可能である。光結合モジュール１００により、光素子１２の小径（例えば、直径が１２７μｍ）のビア１１との光ファイバ接続が容易となり、複雑な装置不要であり、歩留り向上で低コスト化が可能である。また、高信頼の光結合を実現可能である。
【００４２】
また、図６に示す実装形態に対してさらに光ファイバ６０が挿入された場合の光結合モジュール１００の実装形態について図７を用いて例示的に説明する。図７は、光結合モジュール１００の実装形態を示す図である。図７（ａ）は、図２のＡ−Ａ’線に沿って切った断面に対応する断面図であり、図７（ｂ）は、図２のＢ−Ｂ’線に沿って切った断面に対応する断面図である。
【００４３】
図７に示す実装形態では、光結合モジュール１００は、光ファイバ６０及び接着剤７０をさらに有する。すなわち、光結合モジュール１００では、アダプタ２０のガイド穴２３に光ファイバ６０が挿入されて接着剤７０で固定されている。光ファイバ６０は、単一モード（ＳＭ）型の光ファイバであってもよいし、多モード型のファイバであってもよい。光ファイバ６０は、多モード型のファイバである場合、グレーデッドインデックス（ＧＩ）型のファイバであってもよいし、ステップインデックス（ＳＩ）型のファイバであってもよい。
【００４４】
光ファイバ６０は、複数の芯線６１−１〜６１−４及び被覆部材６２を有する。光ファイバ６０において、複数の芯線６１−１〜６１−４は、所定のピッチで並べられ被覆部材６２で被覆されている。光ファイバ６０において、各芯線６１の先端側は、被覆部材６２が除去され露出されている。光ファイバ６０における芯線６１の本数に合わせて、光デバイス１０におけるビア１１の個数が決められており、アダプタ２０における第１の穴２１の本数が決められている。所定のピッチに合わせて、光デバイス１０における複数のビア１１−１〜１１−４の配置ピッチが決められており、アダプタ２０における複数の第１の穴２１−１〜２１−４の配置ピッチが決められている。各芯線６１は、コア及びクラッドを有する。なお、光デバイス１０におけるビア１１の個数、および、アダプタ２０における第１の穴２１の本数は、光ファイバ６０における芯線６１の本数より多くても良い。
【００４５】
例えば、各芯線６１は、コア径５０μｍ、クラッド径１２５μｍである。光ファイバ６０は、芯線６１−１〜６１−４が２５０μｍピッチで４本並べられて被覆部材６２で被覆され、一体化したリボンファイバとして構成され得る。各芯線６１の先端部は被覆部材６２が除去されベアファイバが露出されている。各芯線６１の先端部は劈開またはレーザカットされ、各芯線６１は、アダプタ２０におけるガイド穴２３を介して光デバイス１０におけるビア１１内に挿入される。これにより、光ファイバ６０における各芯線６１と光デバイス１０における各光素子１２との光結合を容易に実現できる。
【００４６】
図７に示す実装形態では、光結合モジュール１００は、緩衝部材８０をさらに有してもよい。緩衝部材８０は、ガイド穴２３の主面２０ａ側の端部（図面上側）に設置される。すなわち、緩衝部材８０は、開口部２２ｄ（図３、図４参照）におけるアダプタ２０と光ファイバ６０との間に配される。緩衝部材８０は、例えばゴムなどの弾性体で形成され得る。これにより、ガイド穴２３を介してビア１１内に挿入された光ファイバ６０が屈曲された時に接着剤７０による固定部付近での破損を防止できる。
【００４７】
光ファイバ６０をアダプタ２０のガイド穴２３に接着固定する接着剤７０として、ガイド穴２３からビア１１に至るまで同種の接着剤を使用してもよいし、ガイド穴２３とビア１１とで異種の接着剤を使用してもよい。あるいは、ビア１１に接着剤を使用せずにガイド穴２３に選択的に接着剤７０を使用してもよい。いずれの場合も、ビア１１内において、光ファイバ６０の各芯線６１の先端は使用波長帯でほぼ透明な接着剤７０または光学樹脂で充填されていることが望ましい。これにより、光ファイバ６０の各芯線６１の端面やビア１１の底面１１ｃでの光の反射を抑制できる。
【００４８】
例えば、ガイド穴２３側にはエポキシ樹脂等の接着剤７０ａを使用し、ビア１１側にはシリコーン樹脂等の使用波長帯でほぼ透明な光学樹脂７０ｂを使用して非固定とする。これにより、光ファイバ６０の変形（熱膨張・屈曲）に伴う光素子１２の破損を防止可能である。また、樹脂の個別選定によりコストや性能の最適化が可能である。接着剤７０にはＵＶ硬化性、熱硬化性、その他の樹脂が使用可能である。例えば、接着剤７０には、エポキシ系樹脂、アクリル系樹脂、その他の樹脂が使用可能である。
【００４９】
次に、光結合モジュール１００の実装方法について図７を用いて説明する。例えば、図６に示す光結合モジュール１００における凹部２４内に接着剤７０をディスペンサーニードル（図示せず）で供給して塗布する。光デバイス１０が実装された基板３０を凹部２４に挿入する。そして、ガイド穴２３内及びビア１１内に接着剤７０をディスペンサーニードル（図示せず）で供給して塗布する。このとき、ディスペンサーニードルでビア１１内に接着剤７０ｂを供給し、ディスペンサーニードルでガイド穴２３に接着剤７０ａを供給してもよい。その後、光ファイバ６０を挿入して接着剤７０を硬化させる。
【００５０】
光ファイバ６０の挿入は、例えばビア１１の底面１１ｃに芯線６１の先端が当たるまで挿入すれば良い。あるいは、アダプタ２０のガイド穴２３内に被覆部材６２のストッパー２５（図６参照）を設けるとともに被覆部材６２から露出される芯線６１の長さを一定にしておき、被覆部材６２がストッパー２５に当たるまで挿入すれば良い。あるいは、専用治具等を使用してアダプタ２０に光ファイバ６０をビア１１における所定深さまで挿入してもよい。
【００５１】
以上のように、実施形態では、光結合モジュール１００において、アダプタ２０を光デバイス１０に装着し、光ファイバ６０を光デバイス１０のビア１１へ案内するガイド穴２３をアダプタ２０に設ける。すなわち、アダプタ２０の最大幅は、光デバイス１０の最大幅より大きい。これにより、光ファイバ６０の被覆部材６２を除いた芯線（コア＋クラッド）６１の幅に対応して光デバイス１０の外形寸法が小さくなっている場合に、アダプタ２０を介して光デバイス１０を容易に把持できる。また、ガイド穴２３の開口部２１ｃは、ビア１１の開口部１１ｄに対応している。これにより、光ファイバ６０の被覆部材６２を除いた芯線（コア＋クラッド）６１の幅に対応して各ビア１１の開口部１１ｄ側の最大幅が小さくなっている場合に、ガイド穴２３により芯線６１をビア１１に案内できるので、光ファイバ６０を光デバイス１０のビア１１へ容易に挿入できる。したがって、光ファイバ６０の実装を容易化できる。
【００５２】
また、実施形態では、光結合モジュール１００において、ガイド穴２３の開口部２１ｃの最大開口幅は、ビア１１の開口部１１ｄの最大開口幅より小さい。これにより、光ファイバ６０を光デバイス１０のビア１１へ容易に挿入できる。
【００５３】
また、実施形態では、ガイド穴２３において、主面２０ａ側の開口部２２ｄの最大開口幅は、主面２０ｂ側の開口部２１ｃの最大開口幅より大きい。これにより、光ファイバ６０をガイド穴２３へ容易に挿入できる。
【００５４】
また、実施形態では、アダプタ２０は、光デバイス１０が収容される凹部２４を有する。これにより、アダプタ２０におけるガイド穴２３と光デバイス１０におけるビア１１とを容易に位置合わせできる。
【００５５】
また、実施形態では、光結合モジュール１００は、ガイド穴２３を通ってビア１１の底面１１ｃ近傍まで延びた光ファイバ６０を有する場合に、開口部２２ｄにおけるアダプタ２０と光ファイバ６０との間に緩衝部材８０が配され得る。これにより、光ファイバ６０の引張り・屈曲時に光ファイバ６０の固定部付近に加わる応力を低減でき、光結合モジュール１００の信頼性を向上できる。
【００５６】
なお、光結合モジュール１００ｉにおけるアダプタ２０ｉは、図８〜図１０に示すように、光デバイス１０が収容される凹部を有しない構成であってもよい。図８は、実施形態の変形例にかかる光結合モジュール１００ｉの構成を示す斜視図である。図９は、実施形態の変形例にかかる光結合モジュール１００ｉの構成を示す断面図であり、図８のＣ−Ｃ’線に沿って切った断面図である。図１０は、実施形態の変形例にかかる光結合モジュール１００ｉの構成を示す断面図であり、図８のＤ−Ｄ’線に沿って切った断面図である。
【００５７】
具体的には、アダプタ２０ｉは、略直方体形状を有し、基板３０ｉがアダプタ２０ｉの平面寸法に応じた平面寸法を有する。アダプタ２０ｉは、光デバイス１０に対向する主面２０ｂｉが端面を構成しており、ほぼ全面に渡り基板３０ｉの主面３０ｉａに接触可能である。なお、ＸＹ平面に沿った平面方向における基板３０ｉの平面寸法は、アダプタ２０ｉの平面寸法よりも小さくても良いし、アダプタ２０ｉの平面寸法よりも大きくても良い。あるいは、基板３０ｉは、別の基板上に搭載されていても良い。
【００５８】
この場合、光ファイバ６０の実装方法として、実施形態と同様の方法を用いてもよい。すなわち、光デバイス１０を基板３０ｉに実装し、アダプタ２０ｉ及び基板３０ｉを専用の治具等により位置合わせした後、基板３０ｉの主面３０ｉａをアダプタ２０ｉの主面２０ｂｉに接着する。そして、ガイド穴２３及びビア１１に接着剤７０を塗付して、光ファイバ６０をガイド穴２３経由でビア１１に挿入してもよい。なお、アダプタ２０ｉと基板３０ｉの位置合わせに関して、例えば、アダプタ２０ｉの主面２０ｂｉに凸部、基板３０ｉの主面３０ｉａに凹部を設け、これらを嵌め合わせることで位置合わせしても良い。また、例えば、アダプタ２０ｉの主面２０ｂｉに凹部、基板３０ｉの主面３０ｉａに凹部を設け、位置決めピンを用いて（位置決めピンを主面２０ｂｉの凹部と主面３０ｉａの凹部とへ挿入して）これらを位置合わせしても良い。
【００５９】
あるいは、図１１に示すように、初めにアダプタ２０ｉを接着剤７０で光ファイバ６０に固定しておき、アダプタ２０ｉ及び光ファイバ６０が一体化された部材を、光素子１２（ビア１１）に位置合わせして搭載、固定しても良い。図１１は、光結合モジュール１００ｉの実装形態を示す図である。図１１（ａ）は、図８のＣ−Ｃ’線に沿って切った断面に対応する断面図であり、図１１（ｂ）は、図８のＤ−Ｄ’線に沿って切った断面に対応する断面図である。これにより、光ファイバ６０における各芯線６１と光デバイス１０における各光素子１２との光結合を容易に実現できる。
【００６０】
また、実施形態及び上記の変形例では、基板の主面に略垂直な方向から光ファイバを挿入することを想定した実施形態を説明しているが、基板の主面に沿った方向から光ファイバを挿入したい場合も考えられる。
【００６１】
具体的には、光結合モジュール１００ｊにおけるアダプタ２０ｊは、図１２〜図１４に示すように、主としてＹＺ平面に沿って延びた凹部２４ｊを有する構成であってもよい。図１２は、実施形態の他の変形例にかかる光結合モジュール１００ｊの構成を示す斜視図である。図１３は、実施形態の変形例にかかる光結合モジュール１００ｊの構成を示す断面図であり、図１２のＥ−Ｅ’線に沿って切った断面図である。図１４は、実施形態の変形例にかかる光結合モジュール１００ｊの構成を示す断面図であり、図１２のＦ−Ｆ’線に沿って切った断面図である。
【００６２】
具体的には、光デバイス１０は、基板３０ｊにおける端面３０ｊｃ側の開口部３０ｊａに嵌め込まれることにより基板３０ｊに実装されていてもよいし（図１３、図１４参照）、基板３０ｊの端面３０ｊｃ上に搭載されることにより基板３０ｊに実装されていてもよい（図１５参照）。
【００６３】
アダプタ２０ｊは、略直方体形状を有する。基板３０ｊは、凹部２４ｊに収容されており、その主面３０ｊｂがＹＺ平面に沿って延びている。アダプタ２０ｊは、光デバイス１０及び基板３０ｊが凹部２４ｊに収容された状態で光デバイス１０を覆っている。ガイド穴２３ｊは、光デバイス１０及び基板３０ｊが凹部２４ｊに収容された状態で光デバイス１０に連通されるように配されている。これにより、ガイド穴２３とビア１１とを容易に位置合わせできる。
【００６４】
ガイド穴２３は、基板１３（図１参照）における複数の光素子１２−１〜１２−４に対応した位置に配されている。ガイド穴２３の中心軸ＣＡ２３は、基板３０ｊの主面３０ｊｂに略平行な方向、すなわちＺ方向に沿って延び、光素子１２−１の中心ＣＧ１２近傍を通る。
【００６５】
この場合、光結合モジュール１００ｊの実装形態は、図１５に示すような実装形態であってもよい。図１５は、光結合モジュール１００ｊの実装形態を示す図である。図１５（ａ）は、図１２のＥ−Ｅ’線に沿って切った断面に対応する断面図であり、図１５（ｂ）は、図１２のＦ−Ｆ’線に沿って切った断面に対応する断面図である。
【００６６】
図１５に示す実装形態では、光結合モジュール１００ｊは、配線４０ｊ、及びＩＣ５０ｊをさらに有する。配線４０ｊは、光デバイス１０における光素子１２とＩＣ５０ｊとを電気的に接続する。例えば、基板３０ｊは、多層プリント配線板であり、厚み２．０ｍｍとすることができる。ＩＣ５０ｊは、例えば、ＲＡＩＤコントローラを含むことができる。配線４０ｊは、例えば、Ｃｕを主成分とする材料で形成され得る。
【００６７】
光ファイバ６０の実装方法として、実施形態と同様の方法を用いてもよい。すなわち、図１６に示すように、光結合モジュール１００ｊにおける凹部２４ｊ（図１５（ａ）参照）内に接着剤７０をディスペンサーニードル（図示せず）で供給して塗布する。光デバイス１０が実装された基板３０ｊを凹部２４ｊに挿入する。そして、ガイド穴２３内及びビア１１内に接着剤７０をディスペンサーニードル（図示せず）で供給して塗布する。このとき、ディスペンサーニードルでビア１１内に接着剤７０ｂを供給し、ディスペンサーニードルでガイド穴２３に接着剤７０ａを供給してもよい。その後、光ファイバ６０を挿入して接着剤７０を硬化させる。
【００６８】
あるいは、初めにアダプタ２０を接着剤７０で光ファイバ６０に固定しておき、アダプタ２０及び光ファイバ６０が一体化された部材を、光素子１２（ビア１１）に位置合わせして搭載、固定しても良い。図１６は、光結合モジュール１００ｊの実装形態を示す図である。図１６（ａ）は、図１２のＥ−Ｅ’線に沿って切った断面に対応する断面図であり、図１６（ｂ）は、図８のＦ−Ｆ’線に沿って切った断面に対応する断面図である。これにより、光ファイバ６０における各芯線６１と光デバイス１０における各光素子１２との光結合を容易に実現できる。
【００６９】
本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。例えば、光デバイス１０のビア１１の断面形状は、四角や楕円であっても良い。また、光デバイス１０のビア１１、及び、アダプタ２０におけるガイド穴２３の第１の穴２１は、複数列に配置されていても良い。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
【符号の説明】
【００７０】
１０  光デバイス、２０，２０ｉ，２０ｊ  アダプタ、１００，１００ｉ，１００ｊ  光結合モジュール。
【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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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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