(57)【要約】【課題】光結合効率のばらつきが少ない光モジュールを提供することを目的とする。【解決手段】表面に活性層３２が設けられた光電気変換素子３０と、活性層３２に対向配置されて活性層３２と光学的に結合する光導波体２０と、光電気変換素子３０と光導波体２０との間に設けられ、光電気変換素子３０を光導波体２０に固定するバンプ４０と、を有する光モジュール１，１Ａ，１Ｂであって、光電気変換素子３０と光導波体２０との間にスペーサ２４，３４が設けられていることを特徴とする光モジュール１，１Ａ，１Ｂによって上記目的が達成される。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
表面に活性層が設けられた光電気変換素子と、
前記活性層に対向配置されて前記活性層と光学的に結合する光導波体と、
前記光電気変換素子と前記光導波体との間に設けられ、前記光電気変換素子を前記光導波体に固定するバンプと、を有する光モジュールであって、
前記光電気変換素子と前記光導波体との間にスペーサが設けられていることを特徴とする光モジュール。
【請求項２】
前記光導波体は、前記光電気変換素子の前記活性層に対応する位置に光ファイバ挿通孔を備えるフェルールであって、
前記光ファイバ挿通孔に挿通されて前記光電気変換素子と光学的に結合する光ファイバを備えることを特徴とする請求項１に記載の光モジュール。
【請求項３】
前記スペーサは、前記光導波体に設けられ前記光電気変換素子側に突出する凸部であることを特徴とする請求項１に記載の光モジュール。
【請求項４】
前記スペーサは、前記光電気変換素子に設けられ前記光導波体側に突出する凸部であることを特徴とする請求項１に記載の光モジュール。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電気信号を光信号に変換し、あるいは光信号を電気信号に変換する光モジュールに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、通信ネットワークの大容量化・高速化やスーパーコンピュータの処理能力の向上に伴い、機器間の電気的接続の伝送速度の限界が懸念されている。この問題を解決するために光インターコネクション技術が注目されている。この技術は、ＬＳＩ等の信号処理装置との接続、あるいは信号処理装置とルータ等の外部インターフェイスとの接続に光モジュールを用いて、機器間の電気信号を光信号に置き換えて伝送速度を向上させようとするものである。
【０００３】
この種の光モジュールとして、活性層を有する光電気変換素子を用いた光モジュールが知られている。光電気変換素子が発光素子である場合は、電気信号に応じて活性層が発光して光信号を発し、光信号が光モジュールを介して光ファイバへ伝達される。一方、光電気変換素子が受光素子である場合は光ファイバから入力された光信号が光モジュールを介して活性層で電気信号に変換される。
【０００４】
このような光モジュールの一つとして、例えば特許文献１に記載のものが知られている。特許文献１に記載の光電変換ヘッダー（光モジュール）は、光ファイバと光素子（光電気変換素子）間の光軸を合わせて光信号を送受信するために、光ファイバを保持して位置決めするフェルールが用いられている。すなわち、光ファイバの端面をフェルールの素子搭載面から突出させ、この光ファイバの端面と対向する状態で半田や金からなるバンプを介して光電気変換素子が素子搭載面に固定されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００６−５９８６７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献１に記載の光モジュールでは、半田または金バンプを介してフェルールの素子搭載面に光電気変換素子が搭載する際に、バンプを溶融させて光電気変換素子をフェルールに固定している。このとき、バンプの溶融度合いやつぶれ具合によって光電気変換素子と光ファイバ端面との間の距離が変化したり、複数のバンプの溶融度合いやつぶれ具合にばらつきが生じると光電気変換素子の光軸と光ファイバの光軸とが傾いて接合されてしまう虞があった。このため、光結合効率のばらつきが生じたり、製品の歩留まりが低下するという問題があった。
【０００７】
かかる実情を鑑み、本発明は光結合効率のばらつきが少ない光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】
【０００８】
上記の目的を達成するために、本発明によれば、
表面に活性層が設けられた光電気変換素子と、
前記活性層に対向配置されて前記活性層と光学的に結合する光導波体と、
前記光電気変換素子と前記光導波体との間に設けられ、前記光電気変換素子を前記光導波体に固定するバンプと、を有する光モジュールであって、
前記光電気変換素子と前記光導波体との間にスペーサが設けられていることを特徴とする光モジュールが提供される。
【０００９】
本発明によれば、上記光モジュールにおいて、
前記光導波体は、前記光電気変換素子の前記活性層に対応する位置に光ファイバ挿通孔を備えるフェルールであって、
前記光ファイバ挿通孔に挿通されて前記光電気変換素子と光学的に結合する光ファイバを備えることが好ましい。
【００１０】
本発明によれば、上記光モジュールにおいて、
前記スペーサは、前記光導波体に設けられ前記光電気変換素子側に突出する凸部であることが好ましい。
【００１１】
本発明によれば、上記光モジュールにおいて、
前記スペーサは、前記光電気変換素子に設けられ前記光導波体側に突出する凸部であることが好ましい。
【発明の効果】
【００１２】
本発明に係る光モジュールによれば、光電気変換素子と光導波体との間に、バンプの他にスペーサが設けられている。したがって、バンプが溶融してどのように潰れても、光電気変換素子と光導波体との間の距離はスペーサによって一定に保持されるので、光電気変換素子と光導波体との間の距離が変化したり、光電気変換素子と光導波体の光軸が互いに傾いて固定されることがない。よって、光結合効率のばらつきが少ない光モジュールを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の第１実施形態に係る光モジュールの分解斜視図である。
【図２】図１に示す光モジュールの側面図である。
【図３】本発明の第２実施形態に係る光モジュールの側面図である。
【図４】本発明の第３実施形態に係る光モジュールの側面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本発明の実施の形態を添付図面を参照して説明する。
【００１５】
＜第１実施形態＞
図１，２は本発明の第１実施形態に係る光モジュール１の分解斜視図および側面図である。光モジュール１は、光ファイバ１０を保持するフェルール（光導波体）２０と、バンプ４０によってフェルール２０に取り付けられる光電気変換素子３０と、フェルール２０と光電気変換素子３０とを所定距離離間させるスペーサ２４とを備える。
【００１６】
フェルール２０は例えばガラスフィラーを含有するエポキシ樹脂を用いて金型成形によって形成される樹脂成形体である。フェルール２０は一方向に延びて（図２でいう左右方向）両側面に開口する光ファイバ挿通孔２１と、光ファイバ挿通孔２１の開口する一側面であって光電気変換素子３０が搭載される素子搭載面２２とを有する。なお、光ファイバ１０は光ファイバ挿通孔２１に収納される。
【００１７】
図１に示すように素子搭載面２２には、光電気変換素子３０の駆動電流を外部から供給し、あるいは光電気変換素子３０の出力電流を外部へ引き出すフェルール側電極層２３が設けられる。このフェルール側電極層２３から外部へ配線を引き出しやすいように、フェルール側電極層２３はフェルールの素子搭載面２２とは異なる面（図１では図中の上下面）まで延びて形成されている。
【００１８】
さらにフェルール２０には、フェルール２２と一体の一対のスペーサ２４が素子搭載面２２に設けられている。このスペーサ２４は、図１の如くフェルール側電極層２３と干渉しない位置で素子搭載面２２から光電気変換素子３０側へ突出する凸部であり、フェルール２０と一体的に樹脂成形によって形成される。
【００１９】
図２は光モジュール１を図１の右側から見た側面図である。光電気変換素子３０は、外部からの電気信号に応じて光ファイバ１０へ光信号を伝達し、あるいは光ファイバ１０からの光信号を受けて外部へ電気信号を伝達する素子である。光電気変換素子３０としては、発光素子であるＶＣＳＥＬ（Ｖｅｒｔｉｃａｌ  Ｃａｖｉｔｙ  Ｓｕｒｆａｃｅ  Ｅｍｉｔｔｉｎｇ  Ｌａｓｅｒ）や受光素子であるフォトダイオードを例示できる。
【００２０】
光電気変換素子３０は、基板３１と、基板の実装面（表面）に設けられた活性層３２と、基板３１の実装面に設けられ活性層３２と電気的に接続される素子側電極層３３とを有する。
【００２１】
この光電気変換素子３０は、光電気変換素子３０と光ファイバ１０との間で光信号を伝達するために、光電気変換素子３０と光ファイバ１０とが光学的に結合された状態で、フェルール２０に固定されている。具体的には、活性層３２がフェルール２０の素子搭載面２２に対向した状態で、フェルール側電極層２３と素子側電極層３３との間に設けられたバンプ４０によって光電気変換素子３０がフェルール２０の素子搭載面２２に固定されている。
【００２２】
バンプ４０は半田や金などで形成することができる。なお、バンプ４０は、光電気変換素子３０をフェルール２０に機械的に固定する機能の他に、光電気変換素子３０の素子側電極層３３とフェルール２０のフェルール側電極層２３とを電気的に接続する機能も有している。
【００２３】
本実施形態によれば、光電気変換素子３０とフェルール２０の素子搭載面２２との距離が、バンプ４０によって決まるのではなく、スペーサ２４の高さによって決まっている。光電気変換素子３０をフェルール２０に固定するためには必ずバンプ４０を溶融させる必要があるところ、溶融状態のバンプ４０では両者の距離を保持できないが、溶融されないスペーサ２４が両者の距離を維持することができる。さらに、一対のスペーサ２４の高さを揃えることで、各々のバンプの潰れ具合によって光電気変換素子３０の光軸が光ファイバ１０の光軸に対して傾くことがない。したがって、光ファイバ１０と活性層３２との間の光結合効率のばらつきを抑えることができる。
【００２４】
なお、フェルール２０に設けられたスペーサ２４の高さ（すなわちフェルール２０の素子搭載面２２と光電気変換素子３０の離間距離）は、活性層３２が基板３１からおよそ２〜３μｍ突出しているので、この活性層３２の突出高さより大きい１０μｍ程度の高さとするとよい。スペーサ２４の高さをこのように設定すれば、活性層３２が素子搭載面２２や光ファイバ１０に当接して活性層３２が破損されることがない。
【００２５】
また、図１の如くスペーサ２４はバンプ４０よりも光ファイバ１０に対して外側に設けられる。このような構造によって、光電気変換素子３０の光軸が光ファイバ１０の光軸に対して傾くことを容易に防止でき、またフェルール２０の素子搭載面２２に搭載された光電気変換素子３０が安定する。
【００２６】
＜第２実施形態＞
上記の実施形態においてはスペーサ２４をフェルール２０と一体的に設けたが、本発明はこの態様に限られない。図３を用いて本発明の第２実施形態について説明する。なお、第２実施形態ではスペーサの設けられている部材が上記の第１実施形態と異なるのみであり、同一の部材については同一の符号を付してその詳細な説明は省略する。
【００２７】
図３は第２実施形態に係る光モジュール１Ａの側面図である。図３の如く、第２実施形態に係る光モジュール１Ａでは、スペーサ３４が素子側電極層３３と干渉しない位置に、光電気変換素子３０と一体的に設けられている。このスペーサ３４は半導体素子である光電気変換素子３０を作成する際にエッチングによって光電気変換素子３０と一体的に形成される。
第２実施形態に係るスペーサ３４はエッチングによって形成されるので、高い寸法精度を実現でき、より光結合効率のばらつきの少ない光モジュール１Ａを提供することができる。
【００２８】
＜第３実施形態＞
以上の第１実施形態および第２実施形態では光電気変換素子３０の活性層３１の法線方向に延びる光軸が光ファイバ１０の光軸と一致するように配置され、フェルールを用いた例を挙げて説明したが、本発明はこの態様に限られない。図４は本発明の第３実施形態に係る光モジュール１Ｂの側面図である。なお、本実施形態でも上述の第１，２実施形態と同様の部材については同一の符号を付してその詳細な説明は省略する。
【００２９】
本実施形態においては、光電気変換素子３０が透明基板（光導波体）６０に固定されている。透明基板６０には光信号を伝達するポリマー光導波路５０が埋設されている。ポリマー光導波路５０の透明基板６０に埋設された端面は４５度の傾斜を有して光を反射する傾斜反射面５１とされている。また、透明基板６０の実装面には基板側電極層６３が設けられている。
【００３０】
光電気変換素子３０は活性層３２が透明基板６０と対向するように設けられ、ポリマー光導波路５０と活性層３２とが光学的に結合されている。すなわち、図４に破線で示すように、ポリマー光導波路５０の透明基板６０から露出した端面５２からポリマー光導波路５０に入射した光信号が傾斜面５１で上方に反射されて活性層３２に入射し、あるいは、活性層３２から発光された光信号が傾斜面５１で反射されてポリマー光導波路５０を介して端面５２へ出力される。
【００３１】
光電気変換素子３０は、活性層３２が透明基板６０の実装面６２に対向した状態で、素子側電極層３３と基板側電極層６３との間に設けられたバンプ４０によって透明基板６０に固定されている。さらに、バンプ４０の他に光電気変換素子３０と一体的に形成された一対のスペーサ３４が光電気変換素子３０と透明基板６０との間に設けられている。
【００３２】
本実施形態においても、スペーサ３４が、光電気変換素子３０と透明基板６０との間を所定距離離間させている。このように、光電気変換素子３０を透明基板６０に固定するバンプ４０の他に、両者の距離を維持するスペーサ３４を設けることによって、バンプ４０の潰れ具合に起因する活性層３２と傾斜面５１との距離のばらつきを防ぎ、かつ、活性層３２の法線方向が傾斜面５１に対して常に４５度の角度を為すように光電気変換素子３０を位置決めすることができる。
【００３３】
なお、以上の第１〜３実施形態においては、フェルール２０と一体の樹脂製のスペーサ２４、光電気変換素子３０と一体の半導体製のスペーサ３４を説明したが、本発明はこれに限られることはない。
例えば、スペーサはフェルール側電極層２３や素子側電極層３３に直接形成しても良い。すなわち、これらの電極層２３，３３をフェルール２０や光電気変換素子３０にスパッタリングによって形成する際にスペーサとなるべき部分に凸部を形成することにより、金属製スペーサを形成することができる。あるいは、光電気変換素子３０やフェルール２０に貼り付ける平板状電極にエンボス加工によって凸部を形成し、金属製スペーサを形成することができる。金属製のスペーサによっても光電気変換素子３０とフェルール２０との距離を一定に保つことができるので、光結合効率のばらつきの少ない光モジュールを低コストで提供できる。
【００３４】
また、第１，２実施形態では単一の光ファイバ１０が収納されるフェルール２０を例に挙げて説明したが、複数の光ファイバ１０が収納されるフェルールを用いても、同様にスペーサ２４，３４を設けることができ、光接合効率のばらつきの少ない光モジュールを提供することができる。
【００３５】
本発明を詳細にまた特定の実施態様を参照して説明したが、本発明の精神と範囲を逸脱することなく様々な変更や修正を加えることができることは当業者にとって明らかである。
【符号の説明】
【００３６】
１，１Ａ，１Ｂ  光モジュール
２０  フェルール（光導波体）
３０  光電気変換素子
４０  バンプ
２４，３４  スペーサ
６０  透明基板（光導波体）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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