(57)【要約】【課題】歩留まり及び信頼性の高い光電気変換モジュール及びその製造方法を提供する。【解決手段】ガラスファイバ１６が挿入される光ファイバ挿通孔２１を有するフェルール１２と、フェルール１２におけるガラスファイバ１６の挿入方向前方側のデバイス装着面１２ａに設けられた電極１３と、電極１３と導通接続された状態でフェルール１２のデバイス装着面１２ａに取り付けられた光デバイス１４と、フェルール１２への光デバイス１４の装着箇所を固定するアンダーフィル材４１とを備え、アンダーフィル材４１は、透光性を有する樹脂から形成され、その一部が光デバイス１４の光ファイバ挿通孔２１を臨む位置に介在した保護部４２とされている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
光ファイバが挿入される光ファイバ挿通孔を有するフェルールと、
前記フェルールにおける前記光ファイバの挿入方向前方側の装着面に設けられた電極と、
前記電極と導通接続された状態で前記フェルールの前記装着面に取り付けられた光デバイスと、
前記フェルールへの前記光デバイスの装着箇所を固定する固定材とを備え、
前記固定材は、透光性を有する樹脂から形成され、その一部が前記光デバイスの前記光ファイバ挿通孔を臨む位置に介在した保護部とされていることを特徴とする光電気変換モジュール。
【請求項２】
請求項１に記載の光電気変換モジュールであって、
前記保護部は、前記光ファイバ挿通孔の軸方向との直交面に対して傾斜されていることを特徴とする光電気変換モジュール。
【請求項３】
請求項１または２に記載の光電気変換モジュールであって、
前記保護部には、前記光ファイバ挿通孔側の面に、反射防止膜が設けられていることを特徴とする光電気変換モジュール。
【請求項４】
請求項１から３の何れか一項に記載の光電気変換モジュールであって、
前記電極の一部が、前記固定材から露出していることを特徴とする光電気変換モジュール。
【請求項５】
請求項１から３の何れか一項に記載の光電気変換モジュールであって、
前記固定材の周囲が伝熱性材料からなるケースによって覆われていることを特徴とする光電気変換モジュール。
【請求項６】
請求項５に記載の光電気変換モジュールであって、
前記ケースに、電気デバイスが取り付けられていることを特徴とする光電気変換モジュール。
【請求項７】
光ファイバが挿入される光ファイバ挿通孔を有するフェルールにおける前記光ファイバの挿入方向前方側の装着面に設けられた電極に前記光デバイスを導通接続させて装着させる光デバイス装着工程と、
透光性を有する樹脂からなる固定材が溶融状態で充填されたケース内に、前記光ファイバ挿通孔を臨む位置に前記固定材が介在するように前記フェルールの前記装着面側を入れて前記固定材を硬化させる成形工程とを含むことを特徴とする光電気変換モジュールの製造方法。
【請求項８】
請求項７に記載の光電気変換モジュールの製造方法であって、
前記成形工程で、前記フェルールを鉛直方向に対して所定角度傾斜させて前記ケース内へ入れることを特徴とする光電気変換モジュールの製造方法。
【請求項９】
請求項７または８に記載の光電気変換モジュールの製造方法であって、
前記成形工程後に、硬化した前記固定材を前記ケースから取り出すことを特徴とする光電気変換モジュールの製造方法。
【請求項１０】
請求項７または８に記載の光電気変換モジュールの製造方法であって、
前記ケースは伝熱性材料から形成されたものを用い、前記固定材の硬化後、前記ケースに電気デバイスを取り付けることを特徴とする光電気変換モジュールの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光伝送等に用いられる光電気変換モジュール及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
発光素子で発生させた光信号を光ファイバにより伝送したり、光ファイバを伝搬してきた光信号を受光素子で受光する光伝送を行う光電気変換モジュールは、収納スペース等の制約からコンパクト化が望まれている。
このため、外面に金属めっき部を備えた樹脂製のフェルールに形成されたファイバ孔に光ファイバを挿入して固定し、光デバイスや電気デバイスなどの異なるデバイス同士を、金属めっき部を介して電気的に接続可能としてコンパクト化を図る技術が知られている（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００５−１１５２８４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
一般に、光電気変換モジュールは、光ファイバ挿通孔へ光ファイバを挿入し、さらに、光デバイスを取り付けたフェルールに対して、基板への実装時またはその後に光デバイスの取り付け箇所をアンダーフィル材によって固定している。
このような固定構造では、光ファイバの端部が光デバイスに接触した状態で固定されることがあり、光デバイスが光ファイバ端部との接触によって損傷して長期信頼性を損ねるおそれがあった。
例えば、光ファイバの端部が光デバイスに接触した状態でアンダーフィル材が硬化すると、アンダーフィル材の硬化時の収縮力などにより、光ファイバと光デバイスとが接触箇所で相対的に変位し、光デバイスの素子部分が損傷するおそれが高くなり、歩留まりの低下を招いてしまうこともあった。
【０００５】
本発明の目的は、歩留まり及び信頼性の高い光電気変換モジュール及びそ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】
【０００６】
上記課題を解決することのできる本発明の光電気変換モジュールは、光ファイバが挿通される光ファイバ挿通孔を有するフェルールと、
前記フェルールにおける前記光ファイバの挿入方向前方側の装着面に設けられた電極と、
前記電極と導通接続された状態で前記フェルールの前記装着面に取り付けられた光デバイスと、
前記フェルールへの前記光デバイスの装着箇所を固定する固定材とを備え、
前記固定材は、透光性を有する樹脂から形成され、その一部が前記光デバイスの前記光ファイバ挿通孔を臨む位置に介在した保護部とされていることを特徴とする。
【０００７】
また、本発明の光電気変換モジュールにおいて、前記保護部は、前記光ファイバ挿通孔の軸方向との直交面に対して傾斜されていることが好ましい。
【０００８】
また、本発明の光電気変換モジュールにおいて、前記保護部には、前記光ファイバ挿通孔側の面に、反射防止膜が設けられていることが好ましい。
【０００９】
また、本発明の光電気変換モジュールにおいて、前記電極の一部が、前記固定材から露出していることが好ましい。
【００１０】
また、本発明の光電気変換モジュールにおいて、前記固定材の周囲が伝熱性材料からなるケースによって覆われていることが好ましい。
【００１１】
また、本発明の光電気変換モジュールにおいて、前記ケースに、電気デバイスが取り付けられていることが好ましい。
【００１２】
また、本発明の光電気変換モジュールの製造方法は、光ファイバが挿通される光ファイバ挿通孔を有するフェルールにおける前記光ファイバの挿入方向前方側の装着面に設けられた電極に光デバイスを導通接続させて装着させる光デバイス装着工程と、
透光性を有する樹脂からなる固定材が溶融状態で充填されたケース内に、前記光ファイバ挿通孔を臨む位置に前記固定材が介在するように前記フェルールの前記装着面側を入れて前記固定材を硬化させる成形工程とを含むことを特徴とする。
【００１３】
また、本発明の光電気変換モジュールの製造方法において、前記成形工程で、前記フェルールを鉛直方向に対して所定角度傾斜させて前記ケース内へ入れることが好ましい。
【００１４】
また、本発明の光電気変換モジュールの製造方法において、前記成形工程後に、硬化した前記固定材を前記ケースから取り出すことが好ましい。
【００１５】
また、本発明の光電気変換モジュールの製造方法において、前記ケースは伝熱性材料から形成されたものを用い、前記固定材の硬化後、前記ケースに電気デバイスを取り付けることが好ましい。
【発明の効果】
【００１６】
本発明の光電気変換モジュールによれば、光ファイバ挿通孔へ光ファイバを挿入しても、フェルールへの光デバイスの装着箇所を固定する固定材の一部からなり、光デバイスの光ファイバ挿通孔を臨む位置に介在した保護部によって光デバイスへの光ファイバ端部の干渉が防止される。これにより、光デバイスの損傷を防止することができ、歩留まりを高めることができるとともに、高い信頼性を長期にわたって維持することができる。また、回路基板等へ取り付けた後に、光ファイバを光ファイバ挿通孔へ挿入して接続させることができるので、予めフェルールに光ファイバを接続した構造と比較して、回路基板等への取り付けの際に、良好な取り扱い性を確保することができる。
また、本発明の光電気変換モジュールの製造方法によれば、光デバイスへの光ファイバ端部の干渉が防止され、歩留まり及び信頼性の高い光電気変換モジュールを容易に製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の第１実施形態に係る光電気変換モジュールの断面図である。
【図２】回路基板に固定した図１の光電気変換モジュールを示す断面図である。
【図３】光電気変換モジュールの製造方法を説明する図であって、（ａ）〜（ｃ）は、それぞれ断面図である。
【図４】本発明の第２実施形態に係る光電気変換モジュールの断面図である。
【図５】回路基板に固定した図４の光電気変換モジュールを示す断面図である。
【図６】光電気変換モジュールの製造方法を説明する図であって、（ａ），（ｂ）は、それぞれ断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、本発明に係る光電気変換モジュール及びその製造方法の実施の形態の例を、図面を参照して説明する。
（第１実施形態）
まず、第１実施形態に係る光電気変換モジュール及びその製造方法について説明する。
図１及び図２に示すように、第１実施形態に係る光電気変換モジュール１１は、フェルール１２と、電極１３と、光デバイス１４と、アンダーフィル材（固定材）４１とを備えている。
フェルール１２は、樹脂等から成型されたもので、光ファイバ心線の端部から露出されたガラスファイバ（光ファイバ）１６が後端側から挿入される光ファイバ挿通孔２１を有している。
【００１９】
電極１３は、フェルール１２におけるガラスファイバ１６の挿入方向前方側のデバイス装着面（装着面）１２ａに設けられたものであり、例えば、インサート成型によってフェルール１２のデバイス装着面１２ａに一体的に設けられている。このフェルール１２は、複数の電極１３とともに一体成型されている。
【００２０】
光デバイス１４は、デバイス装着面１２ａに取り付けられる取り付け面である素子面１４ａに、素子部３１と端子部３２とを有している。
この光デバイス１４は、例えば、ＶＣＳＥＬ（Vertical Cavity Surface Emitting Laser）やフォトダイオードなどの発光素子または受光素子である。光デバイス１４の素子部３１は、光デバイス１４が発光素子である場合は発光部であり、光デバイス１４が受光素子である場合は受光部である。
【００２１】
この光デバイス１４は、その端子部３２が、フェルール１２に設けられた電極１３に対して、例えば、金（Ａｕ）からなるバンプ３０によって導通接続されている。このバンプ３０による接続は、超音波振動または熱によってバンプ３０を溶かして端子部３２と電極１３とを接続するフリップチップ接続で行われる。
このようにフェルール１２に取り付けられた光デバイス１４は、その素子部３１が、フェルール１２の光ファイバ挿通孔２１の対向位置に配置されている。
【００２２】
光デバイス１４は、フェルール１２との装着箇所を含む全体が、アンダーフィル材４１によって覆われ、このアンダーフィル材４１によって固定されている。このアンダーフィル材４１は、透光性を有する樹脂から形成されたものであり、一部が光デバイス１４の素子面１４ａにおける光ファイバ挿通孔２１を臨む位置に介在されて保護部４２とされている。このアンダーフィル材４１の保護部４２は、光ファイバ挿通孔２１の軸方向との直交面に対して傾斜された傾斜面４２ａを有している。なお、アンダーフィル材４１としては、固定用エポキシ系樹脂（例えば、Epoxy Technology社製  Epo−Tek３５３ND）などが使用可能である。
【００２３】
このように、保護部４２が光ファイバ挿通孔２１の軸方向との直交面に対して傾斜された傾斜面４２ａを有しているので、ガラスファイバ１６からの光の反射を防止することができ、光を良好に伝送させることができる。
なお、この傾斜面４２ａは、光ファイバ挿通孔２１の軸方向との直交面との傾斜角θが約８°から１２°であることが好ましい。
【００２４】
また、アンダーフィル材４１の保護部４２には、光ファイバ挿通孔２１側の面である傾斜面４２ａに、反射防止膜４５が設けられている。この反射防止膜４５は、透光性及び弾性を有する樹脂フィルムから形成されたものである。この反射防止膜４５を保護部４２の傾斜面４２ａに設けることにより、ガラスファイバ１６からの光の反射をさらに良好に防止することができる。また、光デバイス１４からガラスファイバ１６へ光を伝送させる際にも、反射防止膜４５によって光の反射を防止することができる。
【００２５】
アンダーフィル材４１は、その全体が傾いて形成されており、これにより、フェルール１２の電極１３の一部がアンダーフィル材４１から露出して電極端子１３ａとされている。これにより、このフェルール１２の電極１３の電極端子１３ａに対して、ワイヤボンディングによって容易に配線することができるようになっている。
【００２６】
上記構造の光電気変換モジュール１１は、電気デバイス５１が実装された回路基板５２の端部に固定されている。回路基板５２には、回路パターン（図示省略）が形成されており、電気デバイス５１の端子５１ａが回路パターンと導通されている。
また、この回路基板５２に実装された電気デバイス５１の端子５１ａは、例えば、金（Ａｕ）からなるボンディングワイヤ５３によってフェルール１２の電極端子１３ａに導通接続されている。
【００２７】
電極端子１３ａが形成されたフェルール１２の上面では、アンダーフィル材４１の突出寸法を極力小さくすることが好ましい。このように、フェルール１２の上面からのアンダーフィル材４１の突出寸法を小さくすると、電気デバイス５１の端子５１ａとフェルール１２の電極端子１３ａとのワイヤボンディングの容易化を図ることができ、また、ボンディングワイヤ５３の長さを短くして、電気的ノイズの影響を極力抑えることができる。
【００２８】
なお、電気デバイス５１は、例えば、ドライバ、トランスインピーダンスアンプなどの光素子駆動ＩＣである。
また、回路基板５２と光電気モジュール１１との固定箇所は、樹脂５４によってポッティングされて覆われている。
【００２９】
このように、回路基板５２に固定された光電気変換モジュール１１には、その後端側から光ファイバ挿通孔２１にガラスファイバ１６が挿入されて保持されている。この光ファイバ挿通孔２１に挿入されたガラスファイバ１６は、コア１６ａとクラッド１６ｂとからなるもので、その端面が、保護部４２の傾斜面４２ａと略同一角度に傾斜され、これにより、保護部４２の傾斜面４２ａに設けられた反射防止膜４５に密着されている。したがって、光デバイス１４からガラスファイバ１６へ光を伝送させる際にも、ガラスファイバ１６の端面における光の反射が防止され、良好な光伝送が行われる。
【００３０】
上記の光電気変換モジュール１１では、光デバイス１４とガラスファイバ１６との間で光伝送が行われる。
発光素子からなる光デバイス１４からガラスファイバ１６へ光伝送が行われる場合では、光デバイス１４の素子部３１から発光された光が反射防止膜４５を介してガラスファイバ１６のコア１６ａへ入射する。
また、ガラスファイバ１６から受光素子からなる光デバイス１４へ光伝送が行われる場合では、ガラスファイバ１６のコア１６ａから出射した光が反射防止膜４５を介して光デバイス１４の素子部３１へ入射する。
【００３１】
上記第１実施形態に係る光電気変換モジュールによれば、光ファイバ挿通孔２１へガラスファイバ１６を挿入しても、フェルール１２への光デバイス１４の装着箇所を固定するアンダーフィル材４１の一部からなり、光デバイス１４の光ファイバ挿通孔２１を臨む位置に介在した保護部４２によって光デバイス１４へのガラスファイバ１６の端部の干渉が防止される。これにより、光デバイス１４の素子部３１の損傷を防止することができ、歩留まりを高めるとともに高い信頼性を長期にわたって維持することができる。また、回路基板５２への取り付け後に、ガラスファイバ１６を光ファイバ挿通孔２１へ挿入して接続させることができるので、予めガラスファイバ１６を接続した構造と比較して、回路基板５２への取り付けの際に、良好な取り扱い性を確保することができる。
【００３２】
次に、上記の光電気変換モジュール１１を製造する場合について、工程ごとに説明する。
【００３３】
（光デバイス装着工程）
図３（ａ）に示すように、まず、フェルール１２のデバイス装着面１２ａに、光デバイス１４を装着する。具体的には、デバイス装着面１２ａの電極１３と光デバイス１４の端子部３２との間のバンプ３０を超音波振動または熱によって溶かし、端子部３２と電極１３とを導通接続させる。
【００３４】
（成形工程）
次に、図３（ｂ）に示すように、ケース５５内にアンダーフィル材４１となる溶融状態の樹脂を充填し、このケース５５内に、光デバイス１４が装着されたフェルール１２のデバイス装着面１２ａ側を入れる。
このとき、溶融樹脂がフェルール１２の光ファイバ挿通孔２１を臨む位置に入り込むようにフェルール１２をケース５５内へ入れる。
また、ケース５５内へ入れたフェルール１２を、鉛直方向に対して約８°から１２°傾け、電極１３の一部をアンダーフィル材４１から露出させ、その姿勢を、アンダーフィル材４１が硬化するまで維持する。
【００３５】
これにより、光デバイス１４の光ファイバ挿通孔２１を臨む位置に、傾斜面４２ａを有する保護部４２を容易に形成することができ、また、ワイヤボンディングが容易な電極端子１３ａを設けることができる。
また、フェルール１２の上下方向の移動距離を調整することにより、保護部４２の厚さを容易に調整することができる。これにより、光電気変換モジュール６１の光学結合効率を設計通りに管理することができる。
【００３６】
アンダーフィル材４１が硬化したら、硬化したアンダーフィル材４１をケース５５から取り出し、光ファイバ挿通孔２１内へ、その後端側から反射防止膜４５を挿入する。
【００３７】
そして、上記の製造方法によれば、フェルール１２の光デバイス１４の装着箇所がアンダーフィル材４１によって覆われて固定された光電気変換モジュール１１が得られる。つまり、上記の光電気変換モジュールの製造方法によれば、光デバイス１４へのガラスファイバ１６の端部の干渉が防止され、歩留まり及び信頼性の高い光電気変換モジュール１１を容易に製造することができる。
【００３８】
（第２実施形態）
次に、第２実施形態に係る光電気変換モジュール及びその製造方法について説明する。
なお、第１実施形態と同一構成部分は、同一符号を付して説明を省略する。
図４及び図５に示すように、第２実施形態に係る光電気変換モジュール６１は、アンダーフィル材４１の周囲が、ケース６２によって覆われた構造とされている。このケース６２は、例えば、アルミニウムなどの伝熱性及び導電性を有する材料から形成されている。
【００３９】
また、この光電気変換モジュール６１では、電気デバイス５１が、ケース６２の一側面に取り付けられている。ケース６２に取り付けられた電気デバイス５１は、その端子５１ａが、例えば、金（Ａｕ）からなるボンディングワイヤ５３によってフェルール１２の電極端子１３ａ及び回路基板５２の回路パターンに導通接続されている。
【００４０】
このように、伝熱性材料から形成されたケース６２によってアンダーフィル材４１の周囲を覆った構造の光電気変換モジュール６１によれば、ケース６２がヒートシンクとなり、良好な放熱効果を得ることができる。特に、ケース６２に取り付けた電気デバイス５１の放熱を効果的に行い、長期にわたって良好な性能で機能させることができる。
また、電気デバイス１５が光デバイス１４の近傍に取り付けられているので、ボンディングワイヤ５３の長さを極力短くすることができ、電気的ノイズの発生を低減させることができる。
【００４１】
上記の光電気変換モジュール６１を製造する場合は、図６（ａ）に示すように、成型工程で、伝熱性材料から形成されたケース６２内に、アンダーフィル材４１となる溶融状態の樹脂を充填し、このケース６２内に、光デバイス１４が装着されたフェルール１２のデバイス装着面１２ａ側を入れて傾ける。
その後、アンダーフィル材４１が硬化したら、図６（ｂ）に示すように、ケース６２の一側面に電気デバイス５１を取り付け、端子５１ａをボンディングワイヤ５３によってフェルール１２の電極端子１３ａに導通接続する。
【００４２】
なお、上記実施形態では、回路基板５２の端部に光電気変換モジュール１１，６１を固定する場合を例示して説明したが、光電気変換モジュール１１，６１は、回路基板５２の表面に実装しても良い。その場合は、回路基板５２に対して、光電気モジュール１１，６１を接着固定（ダイボンド）し、フェルール１２の電極１３を、リフローまたはワイヤボンディングによって回路基板５２の回路パターンへ導通接続させることとなる。
【符号の説明】
【００４３】
１１，６１：光電気変換モジュール、１２：フェルール、１２ａ：デバイス装着面（装着面）、１３：電極、１４：光デバイス、１６：ガラスファイバ（光ファイバ）、２１：光ファイバ挿通孔、４１：アンダーフィル材（固定材）、４２：保護部、４５：反射防止膜、５１：電気デバイス、５５，６２：ケース
【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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