(57)【要約】      （修正有）【課題】紫外線硬化樹脂によりレンズシートと光導波路等とを接着した場合に、レンズシートのレンズの位置ずれの少ない光モジュールを提供する。【解決手段】複数のレンズが設けられたレンズシート１３０と、光を伝播する複数のコア２１を有する光導波路２０と、前記レンズシート１３０と前記光導波路２０とを接着する紫外線硬化樹脂６０と、を有し、前記レンズシート１３０の前記レンズ３１が形成されているレンズ形成領域１３１は、前記レンズ形成領域１３１の周囲の低透過率領域１３２よりも紫外線の透過率が高いことを特徴とする光モジュールを提供することにより上記課題を解決する。【選択図】図８
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数のレンズが設けられたレンズシートと、
光を伝播する複数のコアを有する光導波路と、
前記レンズシートと前記光導波路とを接着する紫外線硬化樹脂と、
を有し、
前記レンズシートの前記レンズが形成されているレンズ形成領域は、前記レンズ形成領域の周囲の低透過率領域よりも紫外線の透過率が高いことを特徴とする光モジュール。
【請求項２】
複数のレンズを有するレンズ群を複数有し、
一方のレンズ群のレンズ形成領域と他方のレンズ群のレンズ形成領域との間に前記低透過率領域が形成されてい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】
複数のレンズが設けられたレンズシートと、
光を伝播する複数のコアを有する光導波路と、
前記レンズシートと前記光導波路とを接着する紫外線硬化樹脂と、
を有し、
前記レンズシートの前記レンズが形成されているレンズ形成領域の厚さと、前記レンズ形成領域周囲の領域の厚さとが異なることを特徴とする光モジュール。
【請求項４】
前記レンズ形成領域は厚膜領域であり、
前記厚膜領域の周囲は、前記厚膜領域よりも厚さの薄い薄膜領域であることを特徴とする請求項３に記載の光モジュール。
【請求項５】
前記レンズ形成領域は薄膜領域であり、
前記薄膜領域の周囲は、前記薄膜領域よりも厚さの厚い厚膜領域であることを特徴とする請求項３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、光モジュールに関する。
【背景技術】
【０００２】
光通信の通信インタフェース規格であるＱＳＦＰ（Quad Small Form-factor Pluggable）で用いられるＱＳＦＰ光モジュールには、発光素子や受光素子が光導波路に実装された光モジュールが内蔵されている。光モジュールは、発光素子及び受光素子が搭載されたフレキシブル基板、レンズを有するレンズシート、光導波路が、粘着シートにより張り合わせられた後、紫外線硬化樹脂等を部材間の隙間に浸透させて粘着シートの周囲を固定するように接着することにより作製される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００５−２９８６３８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記の光モジュールでは、レンズシートと光導波路とを接着する際に紫外線硬化樹脂等が用いられる。紫外線硬化樹脂は硬化する際に硬化収縮が生じるため、レンズシートのレンズと光導波路のコアとの位置ずれが生じる場合がある。このような位置ずれが生じると、光損失が増え特性の低下や歩留まりの低下を招く。
【０００５】
このため、紫外線硬化樹脂によりレンズシートと光導波路とを接着した際に、光導波路のコアに対しレンズシートのレンズの位置ずれの生じない光モジュールが求められている。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本実施の形態の一観点によれば、複数のレンズが設けられたレンズシートと、光を伝播する複数のコアを有する光導波路と、前記レンズシートと前記光導波路とを接着する紫外線硬化樹脂と、を有し、前記レンズシートの前記レンズが形成されているレンズ形成領域は、前記レンズ形成領域の周囲の低透過率領域よりも紫外線の透過率が高いことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００７】
開示の光モジュールによれば、紫外線硬化樹脂によりレンズシートと光導波路とを接着した場合に、光導波路のコアに対するレンズシートのレンズの位置ずれを抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】光モジュールの構造図
【図２】紫外線硬化樹脂の硬化収縮によるレンズの位置ずれの説明図（１）
【図３】紫外線硬化樹脂の硬化収縮によるレンズの位置ずれの説明図（２）
【図４】第１の実施の形態のレンズシートの構造図
【図５】第１の実施の形態の光モジュールの製造工程図（１）
【図６】第１の実施の形態の光モジュールの製造工程図（２）
【図７】第１の実施の形態の光モジュールの製造工程図（３）
【図８】第１の実施の形態の光モジュールの製造工程図（４）
【図９】第１の実施の形態のレンズシートの変形例１の構造図
【図１０】第１の実施の形態のレンズシートの変形例２の構造図
【図１１】第２の実施の形態のレンズシートの構造図
【図１２】第２の実施の形態の光モジュールの製造工程図（１）
【図１３】第２の実施の形態の光モジュールの製造工程図（２）
【図１４】第２の実施の形態の光モジュールの製造工程図（３）
【図１５】第３の実施の形態のレンズシートの構造図
【図１６】第３の実施の形態の光モジュールの製造工程図（１）
【図１７】第３の実施の形態の光モジュールの製造工程図（２）
【図１８】第３の実施の形態の光モジュールの製造工程図（３）
【図１９】レンズシートの撓みの説明図
【発明を実施するための形態】
【０００９】
本発明を実施するための形態について、以下に説明する。尚、同じ部材等については、同一の符号を付して説明を省略する。
【００１０】
最初に、光モジュールについて説明する。図１に示す光モジュールは、シート状の光導波路２０の上に、レンズシート３０、フレキシブル基板４０が積層される。
【００１１】
光導波路２０はポリイミド等の樹脂材料により形成されており、光の伝播するコア２１がクラッド２２により覆われている。光導波路２０の一方の端部にはレンズ付きフェルール７１が形成され、他方の端部には光導波路２０に形成された溝の面がミラー２３となっている。
【００１２】
レンズシート３０の面３０ａには複数のレンズ３１が形成されている。フレキシブル基板４０の面４０ａには、発光素子５０や不図示の受光素子が不図示のバンプを介して実装されている。フレキシブル基板４０には、発光素子５０が出射する光及び受光素子に入射する光の経路に貫通穴４１が設けられており、粘着シート６１の光路となる部分にも貫通穴６１ａが設けられている。レンズシート３０とフレキシブル基板４０とは粘着シート６１により張り付けられている。また、光導波路２０とレンズシート３０とは紫外線硬化樹脂６０により張り合わせられている。
【００１３】
本実施の形態による光モジュールでは、ＶＣＳＥＬ（Vertical Cavity Surface Emitting LASER）等の発光素子５０より出射した光は、貫通穴４１を通りレンズシート３０のレンズ３１に入射し集光される。レンズ３１により集光された光はレンズシート３０及び紫外線硬化樹脂６０を透過した後光導波路２０に入射し、ミラー２３により反射されコア２１内を伝播する。また、コア２１内を伝播する光は、レンズ付きフェルール７１のレンズ７２より出射され、フェルール７３に接続されている光ファイバー７４に入射し、光ファイバー７４内を伝播する。
【００１４】
不図示の受光素子には、光ファイバー７４を伝播する光が入射する。光ファイバー７４を伝播する光は端部７４ａより出射され、レンズ７２を介し光導波路２０のコア２１に入射し、コア２１内を伝播する。コア２１内を伝播する光はミラー２３により反射され、光導波路２０より紫外線硬化樹脂６０を透過し、レンズ３１により集光され受光素子に入射する。
【００１５】
レンズシート３０及び紫外線硬化樹脂６０は光を透過する材料により形成されており、特に紫外線硬化樹脂６０には光学用途の紫外線硬化樹脂が用いられている。紫外線硬化樹脂６０は硬化する際に硬化収縮が生じることが知られており、光学用途の紫外線硬化樹脂では硬化収縮率が高く約１０％である。
【００１６】
光導波路２０とレンズシート３０を接着する際には、図２（ａ）に示すように光導波路２０とレンズシート３０とを位置合わせし、光導波路２０とレンズシート３０の間に紫外線硬化樹脂６０を流し込む。この際、光導波路２０と薄く柔らかいレンズシート３０との間に、紫外線硬化樹脂を薄く、広範囲に充填する必要がある。この後、紫外線硬化樹脂６０に紫外線を照射して紫外線硬化樹脂６０を硬化させ、光導波路２０とレンズシート３０とを接着する。紫外線硬化樹脂６０は硬化する際に硬化収縮するが、レンズシート３０は極めて薄く変形しやすく、また紫外線硬化樹脂が広い範囲に渡って充填されているため、紫外線硬化樹脂６０の硬化収縮により図２（ｂ）に示すように中央部分に向かってレンズ群３１ａ及びレンズ群３１ｂが引っ張られ、コア２１の中心（図示一点鎖線）とレンズ３１の中心との位置ずれが生じる。
【００１７】
レンズ群３１ａ及びレンズ群３１ｂは各々４つのレンズ３１を有しているが、紫外線硬化樹脂６０の硬化収縮により、図３に示されるようにレンズ群の中央部分に向かって各々のレンズ３１が引っ張られる場合がある。図３の破線は紫外線硬化樹脂６０硬化前のレンズ３１の位置を示し、実線は紫外線硬化樹脂６０硬化後のレンズ３１の位置を示す。
【００１８】
コア２１とレンズ３１との位置ずれが生じると、レンズ３１とコア２１との間の光損失が増え、特性の低下や歩留まりの低下を招く。レンズ３１の直径は１００μｍ〜２００μｍであり、レンズ３１の中心位置が１０μｍ以上ずれてしまうと光損失が生じるため、レンズ３１の位置ずれは５μｍ以下であることが好ましい。本実施の形態では、レンズシート３０の厚さは約１００μｍであり、光導波路２０の厚さは約１００μｍであり、紫外線硬化樹脂６０の厚さは約３０μｍである。
【００１９】
レンズシート３０を紫外線硬化樹脂６０により接着する際、レンズシート３０と紫外線硬化樹脂６０との間の空間による光損失を防ぐ目的でも、レンズシート３０の面３０ｂに紫外線硬化樹脂６０を薄く広範囲に塗布する場合がある。このような場合も、広範囲に塗布された紫外線硬化樹脂６０の硬化収縮による影響がより顕著となり、薄く軟らかいレンズシート３０に歪みが生じ、レンズ３１の位置ずれが大きくなりやすい。
【００２０】
（光モジュール）
次に、第１の実施の形態による光モジュールについて説明する。図４（ａ）は本実施の形態によるレンズシート１３０の上面図であり、図４（ｂ）は、図４（ａ）の一点鎖線４Ａ−４Ｂにおいて切断した断面図である。
【００２１】
図４に示すように、本実施の形態による光モジュールには、レンズシート１３０に紫外光の透過率が高い高透過率領域１３１と、紫外線の透過率が高透過率領域１３１よりも低い低透過率領域１３２とが形成されている。レンズ３１はレンズシート１３０の面１３０ａに形成されており、レンズ３１の形成されるレンズ形成領域が高透過率領域１３１となり、高透過率領域１３１の周囲に低透過率領域１３２が形成されている。レンズシート１３０はポリカーボネート等の光を透過する材料により形成されている。低透過率領域１３２には紫外線を吸収する材料が含まれている。本実施の形態では、高透過率領域１３１の紫外線透過率は８５％以上であり、低透過率領域１３２の紫外線透過率は４０％以上、６０％以下となるように形成されている。
【００２２】
レンズシート１３０は、図４に示すように光受信用のレンズ群３１ａと光送信用のレンズ群３１ｂとを有している。レンズ群３１ａには４つのレンズ３１が一列に並んでおり、レンズ群３１ｂには４つのレンズ３１が一列に並んでいる。レンズ群３１ａ及びレンズ群３１ｂが形成されているレンズ形成領域には発光素子５０からの光が通るため、高透過率領域１３１として形成されている。レンズ群３１ａが形成されている高透過率領域１３１とレンズ群３１ｂが形成されている高透過率領域１３１との間には低透過率領域１３２が形成されている。
【００２３】
（光モジュールの製造方法）
次に、本実施の形態による光モジュールの製造方法について、図５〜図８に基づき説明する。紫外線の照射には水銀ランプ等が用いられており、紫外線照射のパワーの積算値は例えば２０００ｍＪ〜４０００ｍＪである。
【００２４】
本実施の形態による光モジュールを製造する際には、最初に、図５に示すように、光導波路２０のコア２１と各々のコア２１に対応するレンズシート１３０のレンズ３１とを位置合わせし、光導波路２０とレンズシート１３０とを不図示の粘着シート等を用いて仮固定する。
【００２５】
次に、図６に示すように、光導波路２０とレンズシート１３０との間に紫外線硬化樹脂６０を流し込む。紫外線硬化樹脂６０は流動性を有しているため、光導波路２０とレンズシート１３０との間に広がる。
【００２６】
レンズシート１３０の上方より紫外線を照射すると、図７に示すように、レンズシート１３０の高透過率領域１３１直下の紫外線硬化樹脂６０ａが最初に硬化する。このため、高透過率領域１３１でのレンズ３１の位置ずれは極めて少ない。この状態では、低透過率領域１３２直下の紫外線硬化樹脂６０ｂは硬化していない。
【００２７】
更に紫外線を照射することにより、低透過率領域１３２直下の紫外線硬化樹脂６０ｂも徐々に硬化し、図８に示すように紫外線硬化樹脂６０の全体が硬化して光モジュールを製造することができる。図８は、本実施の形態による光モジュールの断面を示す。図８に示されるように、本実施の形態による光モジュールは、光導波路２０とレンズシート３０が紫外線硬化樹脂６０により接着されている。
【００２８】
低透過率領域１３２では高透過率領域１３１よりも紫外線硬化樹脂６０に照射される光量が低いため、紫外線硬化樹脂６０の硬化反応速度が遅い。従って、高透過率領域１３１直下の紫外線硬化樹脂６０ａが先に硬化し、低透過率領域１３２直下の紫外線硬化樹脂６０ｂはこの後に硬化する。
【００２９】
本実施の形態では、レンズシート１３０において最も位置ずれを防ぎたいレンズ３１が形成されている高透過率領域１３１直下の紫外線硬化樹脂６０ａを最初に硬化させて、この領域を固定してしまう。紫外線硬化樹脂６０ａが局所的に硬化することにより、紫外線硬化樹脂６０の硬化収縮によりレンズシート１３０が受ける影響を最小限に抑えることができ、レンズ３１の位置ずれを抑制できる。レンズ３１が形成される領域が固定された後であれば、周囲の低透過率領域１３２の直下の紫外線硬化樹脂６０ｂが硬化収縮しても高透過率領域１３１は既に紫外線硬化樹脂６０が硬化し固定されているため、レンズ３１の位置ずれが生じることはない。
【００３０】
（他のレンズシート）
本実施の形態では、図９に示すようにレンズシートの面１３０ｂに光吸収層１３３を張り合わせて低透過率領域１３２を形成してもよく、図１０に示すようにレンズシートの面１３０ａに光吸収層１３３を張り付けて低透過率領域１３２を形成してもよい。これらの場合、光吸収層１３３の開口１３３ａが高透過率領域１３１となる。
【００３１】
尚、低透過率領域１３２を形成する光吸収層１３３は、光を吸収する材料を含む樹脂材料を塗布することにより形成してもよい。
【００３２】
〔第２の実施の形態〕
次に、第２の実施の形態について説明する。本実施の形態では、図１１に示すようにレンズ３１はレンズシート２３０の面２３０ａに形成されている。面２３０ｂのレンズ形成領域は厚さが厚い厚膜領域２３１となっており、レンズ形成領域以外の領域は厚膜領域２３１よりも薄い薄膜領域２３２となっている。薄膜領域２３２は、レンズ群３１ａが形成されている厚膜領域２３１とレンズ群３１ｂが形成されている厚膜領域２３１との間に形成されている。
【００３３】
（光モジュールの製造方法）
次に、本実施の形態による光モジュールの製造方法について図１２〜図１４に基づき説明する。
【００３４】
本実施の形態による光モジュールを製造する際には、図１２に示すようにコア２１の位置とレンズ３１の位置とを合わせ、光導波路２０とレンズシート２３０とを仮固定する。
【００３５】
次に、図１３に示すように、光導波路２０とレンズシート２３０との間に紫外線硬化樹脂６０を流し込む。
【００３６】
次に、レンズシート２３０の上方より紫外線を照射すると、図１４に示すように紫外線硬化樹脂６０が硬化する。この際、厚膜領域２３１であるレンズ形成領域は強度が高いため、紫外線硬化樹脂６０が硬化収縮しても硬化収縮による影響を受けにくくレンズ３１の位置ずれは少ない。従って、図３に示すレンズ３１の位置ずれを抑制できる。以上の工程により、本実施の形態による光モジュールが製造される。
【００３７】
また、レンズシート２３０の厚膜領域２３１においては、紫外線硬化樹脂６０が薄くなるため、紫外線硬化樹脂６０の硬化収縮が少ないため、紫外線硬化樹脂６０の硬化収縮によるレンズシート２３０の歪み及びレンズ３１の位置ズレが抑制される。このように、光学部品においては、紫外線硬化樹脂６０の硬化収縮の影響を抑制したい部分に隣接する紫外線硬化樹脂６０の厚さを周囲より薄くすることにより、光学部品が、紫外線硬化樹脂６０の硬化収縮により受ける歪みや位置ズレを抑制することができる。
【００３８】
上記以外の内容については、第１の実施の形態と同様である。
【００３９】
〔第３の実施の形態〕
次に、第３の実施の形態について説明する。本実施の形態では、図１５に示すようにレンズ３１はレンズシート３３０の面３３０ａに形成されている。面３３０ｂのレンズ３１が形成されているレンズ形成領域は厚さが薄い薄膜領域３３１となっており、レンズ形成領域以外の領域は薄膜領域３３１よりも厚い厚膜領域３３２となっている。厚膜領域３３２は、レンズ群３１ａが形成されている薄膜領域３３１とレンズ群３１ｂが形成されている薄膜領域３３１との間に形成されている。
【００４０】
（光モジュールの製造方法）
次に、本実施の形態による光モジュールの製造方法について図１６〜図１８に基づき説明する。
【００４１】
本実施の形態による光モジュールを製造する際には、図１６に示すように、コア２１の位置とレンズ３１の位置とを合わせ、光導波路２０とレンズシート３３０とを仮固定する。
【００４２】
次に、図１７に示すように、光導波路２０とレンズシート３３０との間に紫外線硬化樹脂６０を流し込む。
【００４３】
次に、レンズシート３３０の上方より紫外線を照射すると、図１８に示すように紫外線硬化樹脂６０が硬化する。この際、厚膜領域３３２となっている２つのレンズ形成領域の間は強度が高いため、紫外線硬化樹脂６０が硬化収縮しても硬化収縮による影響を受けにくく、レンズ３１の位置ずれは少ない。従って、図２（ｂ）に示すレンズ３１の位置ずれを抑制できる。以上の工程により、本実施の形態による光モジュールが製造される。
【００４４】
また、紫外線硬化樹脂６０が、レンズ３１を中心に硬化収縮するため、レンズ３１の周囲の紫外線硬化樹脂６０の硬化収縮によりレンズ３１が引っ張られることが抑制されるため、レンズ３１の位置ズレが抑制される。このように、光学部品において、紫外線硬化樹脂６０の硬化収縮の影響を抑制したい部分に隣接する紫外線硬化樹脂６０の厚みを、周囲の部分よりも厚くすることにより、紫外線硬化樹脂６０が硬化収縮しても、光学部品の中で紫外線硬化樹脂６０の硬化の影響を抑制したい部分が、その周囲の紫外線硬化樹脂６０の硬化収縮により引っ張られることによる位置ズレを抑制することができ、光学部品の位置ズレを抑制することができる。
【００４５】
尚、図１９（ａ）に示すようにレンズシート３０が薄い場合には、紫外線硬化樹脂６０をレンズシート３０と光導波路２０との間に入れたときにレンズシート３０の中央部分が上に凸となるようにレンズシート３０が撓む場合がある。この状態で紫外線硬化樹脂６０を硬化させると、図１９（ｂ）に示すようにレンズシート３０が撓んだ状態のまま光導波路２０と接着されてしまう。本実施の形態では、レンズシート３３０のレンズ群３１ａとレンズ群３１ｂとの間に厚膜領域３３２が形成されているため、この部分のレンズシート３３０は厚く強度が高いため撓むことはない。図１９（ａ）において、紫外線硬化樹脂６０における二点鎖線の矢印は、紫外線硬化樹脂６０の硬化収縮により、引っ張られる様子を示す。また、レンズ３１が形成されている薄膜領域３３１が上に凸に撓んだとしても、この領域の紫外線硬化樹脂６０の量は多く、紫外線硬化樹脂６０が硬化収縮する際の影響を強く受けるため、レンズシート３３０の薄膜領域３３１の撓みを緩和することができる。
【００４６】
上記以外の内容については、第１の実施の形態と同様である。
【００４７】
以上、本発明の実施に係る形態について説明したが、上記内容は、発明の内容を限定するものではない。
【符号の説明】
【００４８】
２０        光導波路
３０、１３０        レンズシート
３１        レンズ
６０        紫外線硬化樹脂
１３１      高透過率領域
１３２      低透過率領域
【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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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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