(57)【要約】      （修正有）【課題】長寿命化を実現し得る光モジュールを提供する。【解決手段】光モジュールは、光の受光または発光を行う複数の受発光部２５Ａ，２５Ｂ，２５Ｃと、複数の受発光部２５Ａ，２５Ｂ，２５Ｃが電気的に並列接続する共通電極２８Ａと、共通電極２８Ａと端子２３とを接続する配線２８Ｂとを有する光電変換素子２０と、一方の端部が光電変換素子２０に固定される光ファイバ３０と、複数の受発光部２５Ａ，２５Ｂ，２５Ｃと光ファイバ３０のコア３１とを光学的に結合するように光電変換素子２０に配置される光結合部材である光透過樹脂４１と、を備える。複数の受発光部２５Ａ，２５Ｂ，２５Ｃのうち１つの受発光部２５Ａから共通電極２８Ａと配線２８Ｂとの接続部までの電気長は、他の全ての受発光部２５Ｂ，２５Ｃのそれぞれから接続部までの電気長よりも短い。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
光の受光または発光を行う複数の受発光部と、前記複数の受発光部が電気的に並列接続する共通電極と、前記共通電極と端子とを接続する配線とを有する光電変換素子と、
一方の端部が前記光電変換素子に固定される光ファイバと、
前記複数の受発光部と前記光ファイバのコアとを光学的に結合するように前記光電変換素子に配置される光結合部材と、
を備え、
前記複数の受発光部のうち１つの受発光部から前記共通電極と前記配線との接続部までの電気長は、他の全ての受発光部のそれぞれから前記接続部までの電気長よりも短い
ことを特徴とする光モジュール。
【請求項２】
それぞれの前記受発光部から前記接続部までの電気長は、互いに異なる
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】
前記複数の受発光部は、前記接続部を基点とした数珠繋ぎ状に並ぶように前記共通電極に接続される
ことを特徴とする請求項２に記載の光モジュール。
【請求項４】
前記共通電極は非通電領域を有し、
それぞれの前記受発光部と前記接続部とを結ぶ少なくとも１つの線分は、前記非通電領域を通る
ことを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の光モジュール。
【請求項５】
前記受発光部は、３つとされ、正三角形の各頂点上に形成される
ことを特徴とする請求項１から４のいずれか１項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、長寿命化を実現し得る光モジュールに関する。
【背景技術】
【０００２】
光モジュールとして、光エネルギーと電気エネルギーとの変換を行う光電変換素子と光ファイバとが互いに固定され、光電変換素子と光ファイバとの間で光が伝搬するものがある。この光電変換モジュールでは、光信号から電気信号に信号が変換されたり、電気信号から光信号に信号が変換されたりする。このような光電変換モジュールの例として、光ファイバがレーザダイオード（ＬＤ：Laser Diode）に固定されレーザダイオードから出射する光を光ファイバで伝搬するものや、光ファイバがフォトダイオード（ＰＤ：Photodiode）に固定され、光ファイバから出射する光がフォトダイオードで受光されるものを挙げることができる。
【０００３】
下記特許文献１には、このような光モジュールが記載されている。下記特許文献１に記載の光モジュールでは、光電変換素子である光半導体素子上に光ファイバが所定の間隔をあけて配置され、光半導体素子と光ファイバとの間に充填される透明な樹脂によって光ファイバが光半導体に固定されている。この透明な樹脂は、光半導体素子の受発光部と光ファイバの端面との間にも充填されると共に、光ファイバの長手方向及び受発光面に垂直な方向のそれぞれに対して傾斜する傾斜面を有している。この透明な樹脂は、当該傾斜面で光を反射し、光半導体素子の受発光部と光ファイバのコアとを光学的に結合する光結合部とされる。従って、光半導体素子の受発光部から出射する光は当該光結合部を介して光ファイバのコアに入射し、光ファイバのコアから出射する光は当該光結合部を介して光半導体素子の受発光部に入射する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】国際公開第ＷＯ２０１１／０８３８１２号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記のような光モジュールでは、静電気放電（ＥＳＤ：Electro Static Discharge）耐性を高めたいという要請がある。このような要請に対して、電気的に並列接続される複数の受発光部を光モジュールの光電変換素子に設けることが考えられる。ＥＳＤによるダメージの大きさは、受発光部にかかる電流密度に比例する傾向がある。そして、受発光部にかかる電流密度（Ａ／ｍ２）は、下記式（１）のように表される。なお、ｉは電流密度、Ｖは電圧、Ｒは抵抗値、Ｓは発光面の面積である。
ｉ=Ｖ／ＲＳ  ・・・（１）
そのため、複数の受発光部を設けることにより、光電変換素子の受発光面の総面積を増大させることができ、光電変換素子のＥＳＤ耐性を向上させ得る。また、光電変換素子に受発光部が複数設けられることによって、各受発光部が個別に寿命を迎え得るため、光電変換素子の寿命が見かけ上長くされ得る。よって、このような光モジュールは、車載用途等のように長期信頼性が求められる場合に有用である。
【０００６】
しかし、このように複数の受発光部を光電変換素子に設けてＥＳＤ耐性を向上させた光モジュールにおいても、ＥＳＤによって一部の受発光部が損傷する場合があり、このような場合であっても、光モジュールを長寿命化させたいとの要請がある。
【０００７】
そこで、本発明は、長寿命化を実現し得る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】
本発明の光モジュールは、光の受光または発光を行う複数の受発光部と、前記複数の受発光部が電気的に並列接続する共通電極と、前記共通電極と端子とを接続する配線とを有する光電変換素子と、一方の端部が前記光電変換素子に固定される光ファイバと、前記複数の受発光部と前記光ファイバのコアとを光学的に結合するように前記光電変換素子に配置される光結合部材と、を備え、前記複数の受発光部のうち１つの受発光部から前記共通電極と前記配線との接続部までの電気長は、他の全ての受発光部のそれぞれから前記接続部までの電気長よりも短いことを特徴とする。
【０００９】
上記光モジュールは、電気的に並列に接続された複数の受発光部を備えることによって、受発光部全体の総面積が増大され、受発光部が１つとされる場合と比べて、ＥＳＤ耐性を高めることができる。また、光電変換素子に受発光部が複数設けられることによって、各受発光部が個別に寿命を迎え得るため、光電変換素子の寿命が見かけ上長くされ得る。ところで、端子との電気長が同じとされる複数の受発光部には、上述の式（１）の抵抗値が等しくなるため、ＥＳＤによって同程度の損傷が生じてこれら受発光部が同時に機能しなくなる傾向がある。上記光モジュールでは、１つの受発光部から共通電極と配線との接続部までの電気長は、他の全ての受発光部のそれぞれから接続部までの電気長よりも短いため、特定の受発光部から接続部までの電気長が最短となる。このため、ＥＳＤが生じた際に他の受発光部に比べてこの特定の受発光部で最も電流密度が高まり、この特定の受発光部がいち早くショートモードで破壊されることで過電流をグランドに逃がし得る。このため、他の受発光部がこの特定の受発光部と同時に機能しなくなることを抑制し得る。従って、接続部からの電気長が最短となる受発光部が光電変換素子に複数設けられる場合と比べて、光電変換素子における見かけ上の寿命を長くし得る。このように、上記光モジュールでは、ＥＳＤによって複数の受発光部のうち一部の受発光部が損傷する場合であっても、長寿命化を実現し得る。なお、光結合部材としては、例えば、光電変換素子の受発光面と光ファイバの一方の端部とに接する光透過樹脂や、レンズ等を挙げることができる。
【００１０】
また、それぞれの前記受発光部から前記接続部までの電気長は、互いに異なることが好ましい。
【００１１】
このように各受発光部における接続部との電気長が互いに異なることによって、それぞれの受発光部が他の受発光部と同時に機能しなくなることを抑制し得る。従って、それぞれの受発光部から接続部までの電気長のうち少なくとも２つの電気長が同じとされる場合と比べて、光電変換素子における見かけ上の寿命を長くし得る。
【００１２】
この場合、前記複数の受発光部は、前記接続部を基点とした数珠繋ぎ状に並ぶように前記共通電極に接続されることとしても良い。
【００１３】
このような構成にすることによって、接続部からの電気長が最短となる受発光部だけでは吸収しきれないＥＳＤが生じた際に、この受発光部の次に接続部からの電気長が２番目に短い受発光部が破壊されて過電流をグランドに逃がし得る。このため、これら２つの受発光部と異なる他の受発光部が同時に機能しなくなることを抑制し得る。
【００１４】
また、前記共通電極は非通電領域を有し、それぞれの前記受発光部と前記接続部とを結ぶ少なくとも１つの線分は、前記非通電領域を通ることが好ましい。
【００１５】
共通電極がこのような非通電領域を有することで、非通電領域を通る線分が接続される受発光部から接続部までの電気長は、当該受発光部から接続部までの距離よりも長くなる。このため、受発光部から接続部までの距離を長くしなくても受発光部から接続部まで電気長を長くすることができ、光電変換素子の大型化が抑制され得る。
【００１６】
また、前記受発光部は、３つとされ、正三角形の各頂点上に形成されることが好ましい。
【００１７】
複数の受発光部がこのように配置されることによって、互いに隣り合う受発光部同士の間隔を均等にすることができ、狭い領域に複数の受発光部を配置することができる。このため、光電変換素子の大型化が抑制され得る。
【発明の効果】
【００１８】
以上のように、本発明によれば、長寿命化を実現し得る光モジュールが提供される。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明の第１実施形態に係る光モジュールを示す平面図である。
【図２】図１の光モジュールの要部を示す拡大平面図である。
【図３】図２のIII−III線に沿った光モジュールの断面図である。
【図４】図２のIV−IV線に沿った光モジュールの断面図である。
【図５】図２の一部を拡大した図である。
【図６】本発明の第２実施形態に係る光モジュールの一部を図５と同様の視点で示す図である。
【図７】本発明の第３実施形態に係る光モジュールの一部を図５と同様の視点で示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下、本発明に係る光モジュールについて図面を参照しながら詳細に説明する。
【００２１】
（第１実施形態）
図１は、本発明の第１実施形態に係る光モジュールを示す平面図である。
【００２２】
図１に示すように、本実施形態の光モジュール１は、基板１０と、光電変換素子２０と、光ファイバ３０と、光透過樹脂４１と、固定樹脂４５とを主な構成として備える。
【００２３】
基板１０は、本実施形態ではプリント配線板であり、基板本体１１と、基板本体１１上に形成される端子１２及びランド１３，１４とを備える。基板本体１１は、ガラスエポキシやセラミック等の絶縁体から成る板状の部材である。また、端子１２及びランド１３，１４は、銅箔等の導電体から成る。ランド１３は、光電変換素子２０の信号用の端子と接続されるためのランドであり、ランド１４は、光電変換素子２０のグランド端子と接続されるためのランドであり、端子１２は、外部の機器と接続される端子である。一方の端子１２とランド１３、及び他方の端子１２とランド１４とは、それぞれ図示しない配線や他の電子部品を介して互いに電気的に接続されている。
【００２４】
図２は、図１の光モジュールの要部を示す拡大平面図であり、図３は、図２のIII−III線に沿った光モジュール１の断面図であり、図４は、図２のIV−IV線に沿った光モジュール１の断面図である。ただし、図２では、光電変換素子２０の一部を示し、図３及び図４では、基板１０を省略している。
【００２５】
図１に示すように、光電変換素子２０は、基板１０上に固定される。また、図１から図４に示すように、光電変換素子２０は、ＧａＡｓ（ガリウムヒ素）等から成る基体にＩｎＧａＰ（インジウムガリウムリン）等から成る受発光部が複数設けられる素子である。本実施形態では、光電変換素子２０は、３つの受発光部２５Ａ，２５Ｂ，２５Ｃを有しており、これら受発光部２５Ａ，２５Ｂ，２５Ｃは、半導体層２２及び半導体層２２を挟む一対の電極層２４Ａ，２４Ｂをそれぞれ有する。なお、図３では、断面として現れない受発光部２５Ａが破線で示されている。また、半導体層２２を構成する層の詳細は図示していないが、これら受発光部２５Ａ，２５Ｂ，２５Ｃが発光部と受光部とのどちらの場合であっても、これら受発光部２５Ａ，２５Ｂ，２５Ｃの半導体層２２は、例えば、電極層２４Ｂ側がｎ型半導体層とされ、電極層２４Ａ側がｐ型半導体層とされる。
【００２６】
光電変換素子２０において、このような受発光部２５Ａ，２５Ｂ，２５Ｃが備えられる側は、溝部２９によって囲われることにより略円柱状に突出している。溝部２９は、半導体層２２の少なくとも一部に至る深さまでエッチングされることで形成されている。
【００２７】
また、光電変換素子２０の基板１０とは反対側には、半導体層２２を覆うように絶縁層２７が積層されている。ただし、受発光部２５Ａ，２５Ｂ，２５Ｃを覆う絶縁層２７の一部には開口部が形成され、当該開口部において、半導体層２２と電極層２４Ａとがそれぞれ接続されている。
【００２８】
また、絶縁層２７上には、導電層２８が設けられている。導電層２８は、共通電極２８Ａと配線２８Ｂとを有する。共通電極２８Ａによってそれぞれの受発光部２５Ａ，２５Ｂ，２５Ｃの電極層２４Ａが電気的に接続され、それぞれの受発光部２５Ａ，２５Ｂ，２５Ｃの電極層２４Ｂは図示しない配線で電気的に接続されている。こうして、これら受発光部２５Ａ，２５Ｂ，２５Ｃは、共通電極２８Ａによって互いに電気的に並列に接続されており、この共通電極２８Ａには配線２８Ｂの一端が接続されている。なお、それぞれの受発光部２５Ａ，２５Ｂ，２５Ｃの電極層２４Ｂとこれら電極層２４Ｂを電気的に接続する配線とは互いに一体形成されていても良い。また、これら受発光部２５Ａ，２５Ｂ，２５Ｃの電極層２４Ａと共通電極２８Ａとは一体形成されていても良い。また、共通電極２８Ａと配線２８Ｂとは導電層２８として一体形成されているが、共通電極２８Ａと配線２８Ｂとは別体に形成されても良い。
【００２９】
それぞれの受発光部２５Ａ，２５Ｂ，２５Ｃの電極層２４Ａには略円形の開口部が形成されており、当該開口部から半導体層２２が露出する。このようにして凹凸形状の光電変換素子２０の所定の面である素子面２１から半導体層２２が露出した部分が発光又は受光する受発光面２６とされる。こうして、受発光部２５Ａ，２５Ｂ，２５Ｃは、上記のように発光又は受光をすることができる。なお、ここでいう露出とは光学的に露出していることを指し、例えば、受発光部２５Ａ，２５Ｂ，２５Ｃ上に薄い透明な層が形成されていても良い。受発光面２６の大きさは、例えば、直径５μｍ〜１５μｍ程度の円形とされ、互いに隣り合う受発光部の中心間距離は、例えば１５μｍ〜２５μｍ程度とすることができる。このような受発光部２５Ａ，２５Ｂ，２５Ｃを有する光電変換素子２０は、光信号から電気信号への変換を行う受光素子または電気信号から光信号への変換を行う発光素子とされ、光半導体素子と呼ばれる場合がある。
【００３０】
図５は、図２の一部を拡大した図である。図５では、受発光部２５Ａ，２５Ｂ，２５Ｃの近傍を示し、光透過樹脂４１を省略している。図５に示すように、本実施形態では、３つの受発光部２５Ａ，２５Ｂ，２５Ｃは、正三角形ＴＲの各頂点上に形成される。このように受発光部２５Ａ，２５Ｂ，２５Ｃが形成されることによって、互いに隣り合う受発光部２５Ａ，２５Ｂ，２５Ｃの間隔を均等にすることができるため、これら受発光部２５Ａ，２５Ｂ，２５Ｃを狭い領域に配置し得る。このため、３つの受発光部２５Ａ，２５Ｂ，２５Ｃを備えつつ、光電変換素子２０の大型化が抑制され得る。
【００３１】
また、本実施形態では、共通電極２８Ａは、受発光面２６に垂直な方向から見る場合の外形が円形となるように形成され、共通電極２８Ａの外縁は３つの受発光部２５Ａ，２５Ｂ，２５Ｃを囲っている。また、配線２８Ｂは、受発光面２６に垂直な方向から見る場合に、受発光部２５Ａの中心及び共通電極２８Ａと配線２８Ｂとの接続部２８Ｃを結ぶ線分ＬＡが他の受発光部２５Ｂ，２５Ｃの中心及び接続部２８Ｃをそれぞれ結ぶ線分ＬＢ，ＬＣよりも短くなるように、共通電極２８Ａに接続されている。また、これら線分ＬＡ，ＬＢ，ＬＣは、受発光面２６に垂直な方向から見る場合に、共通電極２８Ａ上に位置している。このため、受発光部２５Ａから接続部２８Ｃまでの電気長は、他の全ての受発光部２５Ｂ，２５Ｃのそれぞれから接続部２８Ｃまでの電気長よりも短くされている。なお、本実施形態の接続部２８Ｃは、例えば配線２８Ｂの中心における共通電極２８Ａと配線２８Ｂとの接続部とされる。また、本実施形態では、線分ＬＢは、線分ＬＣよりも短くされ、受発光部２５Ｂから接続部２８Ｃまでの電気長は、受発光部２５Ｃから接続部２８Ｃまでの電気長よりも短くされている。つまり、それぞれの受発光部２５Ａ，２５Ｂ，２５Ｃの中心と接続部２８Ｃとを結ぶ線分ＬＡ，ＬＢ，ＬＣの長さが互いに異なっており、それぞれの受発光部２５Ａ，２５Ｂ，２５Ｃから接続部２８Ｃまでの電気長が互いに異なっている。
【００３２】
また、図３に示すように、光電変換素子２０の受発光面２６が形成される側の面である素子面２１には配線２８Ｂを介して共通電極２８Ａと電気的に接続される信号用の端子２３が形成されている。このため、それぞれの受発光部２５Ａ，２５Ｂ，２５Ｃの電極層２４Ａは、共通電極２８Ａ及び配線２８Ｂを介して信号用の端子２３と電気的に接続される。素子面２１と反対側には、それぞれの受発光部２５Ａ，２５Ｂ，２５Ｃの電極層２４Ｂと電気的に接続される図示せぬグランド端子が形成されている。端子２３と基板１０のランド１３とは、ワイヤ配線１５を介して電気的に接続され、図示せぬグランド端子と基板１０のランド１４とが電気的に接続されている。ワイヤ配線１５は、導電性の配線であり、例えば、金、アルミニウム、銅等の金属から成る。なお、本実施形態とは異なるが、グランド端子が素子面２１に形成される場合もあり、この場合当該グランド端子と電気的に接続されるランドがランド１３とは別に設けられ、当該グランド端子と当該ランドとがワイヤ配線等で電気的に接続される。
【００３３】
また、光電変換素子２０の素子面２１における受発光部２５Ａ，２５Ｂ，２５Ｃを基準とした光ファイバ３０側と反対側には溝部１６が形成されている。つまり、本実施形態では、溝部１６は、光電変換素子２０の素子面２１における受発光部２５Ａ，２５Ｂ，２５Ｃと端子２３との間に形成されている。溝部１６は、例えば、エッチング等により形成されている。また、本実施形態では、図２に示すように、溝部１６は、受発光面２６に垂直な方向から見る場合に、受発光部２５Ａ，２５Ｂ，２５Ｃを囲む円弧状の曲線状に形成されている。この溝部１６により、溝部１６の受発光部２５Ａ，２５Ｂ，２５Ｃ側に段差部１７が形成され、この段差部１７によりエッジ１８が形成されている。溝部１６が上記の形状とされるため、段差部１７及びエッジ１８も、受発光面２６に垂直な方向から見る場合に、受発光部２５Ａ，２５Ｂ，２５Ｃを囲む円弧状の曲線状に延在する。また、本実施形態では、エッジ１８の素子面２１に垂直な断面における角度が概ね９０度とされる。このエッジ１８を縁の一部として、素子面２１における受発光面２６を含む領域が、光透過樹脂４１が配置される樹脂配置領域４０とされる。従って、段差部１７は、樹脂配置領域４０の縁の少なくとも一部に沿って形成され、素子面２１が凹む形状とされる。また、上記エッジ１８の形状より、樹脂配置領域４０の光ファイバ３０側と反対側における縁の少なくとも一部は、受発光面２６に垂直な方向から見る場合に、受発光部２５Ａ，２５Ｂ，２５Ｃを囲む円弧状の曲線状となる。
【００３４】
また、本実施形態の光電変換素子２０の素子面２１上には、光ファイバ３０の一方の端部が固定されている。光ファイバ３０の一方の端部は、それぞれの受発光面２６に沿って延在するように配置される。本実施形態では、光ファイバ３０の一方の端部は、長手方向が受発光面２６に沿って配置されている。また、光ファイバ３０は、コア３１と、コア３１の外周面を囲むクラッド３２とクラッド３２の外周面を被覆する保護層３３とを有する。コア３１の平均屈折率はクラッド３２の屈折率よりも高くされる。このような光ファイバとしては、コア３１及びクラッド３２が石英から形成される石英系光ファイバや、コア３１及びクラッド３２がプラスチックから形成されるプラスチック光ファイバや、コアが石英から形成されクラッドがプラスチックから形成されるポリマークラッド光ファイバ等を挙げることができる。また、コア３１の屈折率分布で分類すると、光ファイバ３０としては、例えば、コア３１の中央部の屈折率がコア３１の外周部の屈折率よりも高くされるグレーデッドインデックスファイバや、コア３１の径方向の屈折率が概ね一定であるステップインデックスファイバ等を挙げるとこができる。なお、保護層３３は、例えば光硬化樹脂等から形成される。
【００３５】
光ファイバ３０は、例えば、複数のモードの光を伝搬するマルチモードファイバとされる。クラッド３２の外径は特に限定されないが、例えば１２５μｍとされ、コア３１の直径は、マルチモードファイバの場合、例えば５０μｍとされる。なお、光ファイバ３０は、基本モードの光のみを伝搬するシングルモードファイバであっても良く、この場合、コア３１の直径は、例えば１０μｍとされる。
【００３６】
光ファイバ３０は、光電変換素子２０に固定される側の一方の端部において、保護層３３からクラッド３２が露出するように所定の長さ口出しされている。また、本実施形態では、光ファイバ３０の端面は長手方向に垂直とされる。この口出しの長さは、例えば、１０μｍ以上１５ｍｍ以下とされることが好ましく、１．５ｍｍ以上５ｍｍ以下とされることがより好ましい。クラッド３２が口出しされた光ファイバ３０の一方の端部は、クラッド３２の外周面が光電変換素子２０の素子面２１に接するように光電変換素子２０上に配置されている。このため、光ファイバ３０は、それぞれの受発光部２５Ａ，２５Ｂ，２５Ｃの受発光面２６に沿って配置されている。
【００３７】
また、光ファイバ３０の口出しされた一方の端部は、素子面２１を平面視する場合、すなわち、受発光面２６に垂直な方向から見る場合に、光電変換素子２０の素子面２１と重なるように配置される。また、光ファイバ３０は、少なくとも受発光面２６の中心と重ならないように配置されており、本実施形態では、光ファイバ３０は、受発光面２６の全体と重ならないように配置されている。なお、光ファイバ３０は、長手方向が受発光面２６に沿って配置されていれば、受発光面２６と光ファイバとが厳密に平行でなくても良い。
【００３８】
光ファイバ３０の一方の端部が光電変換素子２０上に配置された状態において、光ファイバ３０の保護層３３と保護層３３から露出したクラッド３２の一部は、固定樹脂４５により基板１０に固定されている。固定樹脂４５は、硬質な樹脂であり、例えば、アクリル系樹脂、エポキシ系樹脂、シリコン系樹脂またはこれらを混合または合成した樹脂等の光硬化樹脂とされる。この固定樹脂４５により、光ファイバ３０の位置が動くことが抑制される。
【００３９】
また、光電変換素子２０上に配置された光ファイバ３０の一方の端部は、それぞれの受発光部２５Ａ，２５Ｂ，２５Ｃ及び光ファイバ３０の一方の端部を覆う光透過樹脂４１によって光電変換素子２０に固定される。光透過樹脂４１は、光ファイバ３０を伝搬する光を透過する樹脂から構成される。このような樹脂としては、例えば、アクリル系樹脂、エポキシ系樹脂、シリコン系樹脂またはこれらを混合または合成した樹脂等の光硬化樹脂を挙げることができ、光透過樹脂４１は、樹脂配置領域４０に塗布により配置された後に硬化されている。
【００４０】
樹脂配置領域４０に配置される光透過樹脂４１は、段差部１７のエッジ１８まで配置されており、段差部１７内には配置されていない。上記のように段差部１７及びエッジ１８は受発光部２５Ａ，２５Ｂ，２５Ｃを囲む円弧状の曲線状に延在するため、エッジ１８まで配置される光透過樹脂４１の縁もこれら受発光部２５Ａ，２５Ｂ，２５Ｃを囲む円弧状の曲線状に延在する。このため、光透過樹脂４１の表面の少なくとも光ファイバ３０の端面と対向する部位を含む領域はこれら受発光部２５Ａ，２５Ｂ，２５Ｃを囲む曲面状に形成される。
【００４１】
上記のように光ファイバ３０が配置され、上記のように光透過樹脂４１が配置された状態で、光ファイバ３０のコア３１を光学的に延長する場合に、コア３１が光透過樹脂４１の表面の所定領域４２に映し出されて内部反射され、光電変換素子２０の素子面２１に映し出される光ファイバ３０のコア３１の領域が射影領域ＡＲとされる。図５に示すように、３つの受発光部２５Ａ，２５Ｂ，２５Ｃの中心は、射影領域ＡＲ内に位置している。なお、本実施形態では、これら受発光部２５Ａ，２５Ｂ，２５Ｃの全体が射影領域ＡＲ内に位置している。更に本実施形態では、それぞれの受発光部２５Ａ，２５Ｂ，２５Ｃが射影領域ＡＲの中心Ｃ１を中心とする同一の円周上に位置している。また、コア３１の中心を通る直線である中心線ＣＬが、受発光面２６に垂直な方向から見る場合に、１つの受発光部２５Ａの中心と正三角形ＴＲの重心とを通っている。このため、本実施形態では、３つの受発光部２５Ａ，２５Ｂ，２５Ｃは、この中心線ＣＬに対して対称となるように位置している。また、共通電極２８Ａと配線２８Ｂとの接続部２８Ｃは、この中心線ＣＬと重なっていない。つまり、光ファイバ３０の一方の端部、及び、光透過樹脂４１は、これら受発光部２５Ａ，２５Ｂ，２５Ｃ及び接続部２８Ｃが上記のように位置するように光電変換素子２０上に配置されるのである。
【００４２】
従って、この光透過樹脂４１は、表面の所定領域４２で光を内部反射することにより、光ファイバ３０のコア３１と光電変換素子２０のそれぞれの受発光部２５Ａ，２５Ｂ，２５Ｃとを光学的に結合する。上記のように光透過樹脂４１の表面の少なくとも光ファイバ３０の端面と対向する部位を含む領域が受発光部２５Ａ，２５Ｂ，２５Ｃを囲む曲面状に形成され、この領域は所定領域４２に含まれる。このため、この所定領域４２は、図２において破線で示すように受発光面２６に沿った断面において光ファイバ３０側とは反対側に凸となる曲線となり、図３に示すように光ファイバ３０から離れるにしたがって光電変換素子２０側へと近付く傾斜面となる。本実施形態では、受発光面２６の向く方向を高さ方向とすると、当該高さ方向から見る光透過樹脂４１の表面の等高線は、受発光部２５Ａ，２５Ｂ，２５Ｃより光ファイバ３０側の所定の点を中心とする概ね同心円状となる。このような光透過樹脂４１の表面は、例えば、光透過樹脂４１が全体として受発光部２５Ａ，２５Ｂ，２５Ｃよりも光ファイバ３０側に頂点を有する概ね円錐状とされる。なお、光透過樹脂４１は、全体として概ね円錐台状や半球状等の形状であっても良い。また、光透過樹脂４１の所定領域４２による光の内部反射により、コア３１とそれぞれの受発光部２５Ａ，２５Ｂ，２５Ｃとが光学的に適切に結合されるよう、所定領域４２の全体的な形状がコントロールされることが好ましい。従って、段差部１７の光ファイバ３０の長手方向に垂直な方向における長さＬ１は、射影領域ＡＲにおける光ファイバ３０の長手方向に垂直な方向の長さＭ１以上とされることが好ましい。
【００４３】
光透過樹脂４１の表面の所定領域４２が上記のように形成されることによって、図３において破線で示す光軸Ｃのように、光ファイバ３０と受発光部２５Ｃとの間を伝搬する光は、光透過樹脂４１の表面の所定領域４２で内部反射して伝搬し、コア３１と受発光部２５Ｃとが互いに光学的に結合する。また、図示による説明は省略するが、光ファイバ３０と受発光部２５Ａ，２５Ｂとの間を伝搬する光は、光透過樹脂４１の表面の所定領域４２で内部反射して伝搬し、コア３１と受発光部２５Ａ，２５Ｂとが互いに光学的に結合する。つまり、本実施形態の光透過樹脂４１は、複数の受発光部２５Ａ，２５Ｂ，２５Ｃと光ファイバ３０のコア３１とを光学的に結合する光結合部材と理解できる。また、光結合部材である光透過樹脂４１が配置される樹脂配置領域４０は、光結合部材配置領域と理解できる。
【００４４】
なお、光透過樹脂４１は、固定樹脂４５よりも軟質であることが好ましい。仮に、光透過樹脂４１が固定樹脂４５よりも硬質である場合、光モジュール１に振動等が加わり、固定樹脂４５が変形して光ファイバ３０の端部が動くと、当該端部の動きによる応力が光電変換素子２０にかかり、光電変換素子２０に損傷を与える懸念がある。しかし、上記のように光透過樹脂４１が固定樹脂４５よりも軟質であれば、固定樹脂４５が変形する場合に、当該変形により光ファイバ３０に過度の応力が加わって光ファイバ３０が損傷することを抑制したり、当該変形による光ファイバ３０の端部の動きを光透過樹脂４１が吸収することで、光電変換素子２０が損傷することを抑制したりすることができる。
【００４５】
次に光モジュール１の動作について説明する。
【００４６】
受発光部２５Ａ，２５Ｂ，２５Ｃが発光部とされる場合、光モジュール１の端子１２に入力する電気信号に基づき、光電変換素子２０の端子２３に電気信号が入力し、端子２３から電力が供給される発光部であるそれぞれの受発光部２５Ａ，２５Ｂ，２５Ｃから光が出射する。これら受発光部２５Ａ，２５Ｂ，２５Ｃから出射する光は、光透過樹脂４１の表面の所定領域４２で内部反射し、光ファイバ３０のコア３１に入射し、コア３１を一方の端部から他方の端部に向かって伝搬する。
【００４７】
一方、受発光部２５Ａ，２５Ｂ，２５Ｃが受光部とされる場合、光ファイバ３０のコア３１から出射する光は、光透過樹脂４１の表面の所定領域４２で内部反射し、受光部であるそれぞれの受発光部２５Ａ，２５Ｂ，２５Ｃで受光される。これら受発光部２５Ａ，２５Ｂ，２５Ｃで受光された光は、電気信号に変換され、光電変換素子２０の端子２３から光モジュール１の端子１２を介して出力される。
【００４８】
以上説明したように、本実施形態の光モジュール１の光電変換素子２０は、光電変換素子２０と、一方の端部が光電変換素子２０に固定される光ファイバ３０と、光結合部材である光透過樹脂４１と、を備える。光電変換素子２０は、光の受光または発光を行う複数の受発光部２５Ａ，２５Ｂ，２５Ｃと、複数の受発光部２５Ａ，２５Ｂ，２５Ｃが電気的に並列接続する共通電極２８Ａと、共通電極２８Ａと端子２３とを接続する配線２８Ｂとを有する。光透過樹脂４１は、複数の受発光部２５Ａ，２５Ｂ，２５Ｃと光ファイバ３０のコア３１とを光学的に結合するように光電変換素子２０に配置される。複数の受発光部２５Ａ，２５Ｂ，２５Ｃのうち１つの受発光部２５Ａから共通電極２８Ａと配線２８Ｂとの接続部２８Ｃまでの電気長は、他の全ての受発光部２５Ｂ，２５Ｃのそれぞれから接続部２８Ｃまでの電気長よりも短い。
【００４９】
このような光モジュール１は、電気的に並列に接続された複数の受発光部２５Ａ，２５Ｂ，２５Ｃを備えることによって、受発光部全体の総面積が増大され、受発光部が１つとされる場合と比べて、ＥＳＤ耐性を高めることができる。また、光電変換素子２０に受発光部が複数設けられることによって、各受発光部２５Ａ，２５Ｂ，２５Ｃが個別に寿命を迎え得るため、光電変換素子２０の寿命が見かけ上長くされ得る。ところで、端子との電気長が同じとされる受発光部には、上述の式（１）の抵抗値が等しくなるため、ＥＳＤによって同程度の損傷が生じてこれら受発光部が同時に機能しなくなる傾向がある。本実施形態の光モジュール１では、１つの受発光部２５Ａから共通電極２８Ａと配線２８Ｂとの接続部２８Ｃまでの電気長は、他の全ての受発光部２５Ｂ，２５Ｃのそれぞれから接続部２８Ｃまでの電気長よりも短いため、特定の受発光部２５Ａから接続部２８Ｃまでの電気長が最短となる。このため、ＥＳＤが生じた際に他の受発光部２５Ｂ，２５Ｃに比べてこの特定の受発光部２５Ａで最も電流密度が高まり、この特定の受発光部２５Ａがいち早くショートモードで破壊されることで過電流をグランドに逃がし得る。このため、他の受発光部２５Ｂ，２５Ｃがこの特定の受発光部２５Ａと同時に機能しなくなることを抑制し得る。従って、接続部２８Ｃからの電気長が最短となる受発光部が光電変換素子２０に複数設けられる場合と比べて、光電変換素子２０における見かけ上の寿命を長くし得る。このように、本実施形態の光モジュール１では、ＥＳＤによって複数の受発光部２５Ａ，２５Ｂ，２５Ｃのうち一部の受発光部が損傷する場合であっても、長寿命化を実現し得る。
【００５０】
また、本実施形態の光モジュール１では、それぞれの受発光部２５Ａ，２５Ｂ，２５Ｃから接続部２８Ｃまでの電気長は、互いに異なる。このように各受発光部２５Ａ，２５Ｂ，２５Ｃにおける接続部２８Ｃとの電気長が互いに異なることによって、それぞれの受発光部２５Ａ，２５Ｂ，２５Ｃが他の受発光部２５Ａ，２５Ｂ，２５Ｃと同時に機能しなくなることを抑制し得る。従って、それぞれの受発光部２５Ａ，２５Ｂ，２５Ｃから接続部２８Ｃまでの電気長のうち少なくとも２つの電気長が同じとされる場合と比べて、光電変換素子２０における見かけ上の寿命を長くし得る。
【００５１】
また、本実施形態の光モジュール１では、受発光部は、３つとされ、正三角形ＴＲの各頂点上に形成される。複数の受発光部２５Ａ，２５Ｂ，２５Ｃがこのように配置されることによって、互いに隣り合う受発光部２５Ａ，２５Ｂ，２５Ｃ同士の間隔を均等にすることができ、狭い領域に複数の受発光部２５Ａ，２５Ｂ，２５Ｃを配置することができる。このため、光電変換素子２０の大型化が抑制され得る。
【００５２】
（第２実施形態）
次に、本発明の第２実施形態について図６を参照して詳細に説明する。なお、第１実施形態と同一又は同等の構成要素については、特に説明する場合を除き、同一の参照符号を付して重複する説明は省略する。
【００５３】
図６は、本発明の第２実施形態に係る光モジュールの一部を図５と同様の視点で示す図である。図６に示すように、本実施形態に係る光モジュール１は、共通電極２８Ａが電気を通電させない非通電領域ＤＥを有する点において、第１実施形態に係る光モジュール１と異なる。本実施形態では、非通電領域ＤＥは、それぞれの受発光部２５Ａ，２５Ｂ，２５Ｃと接続部２８Ｃとを結ぶ線分ＬＡ，ＬＢ，ＬＣのうち、２つの線分ＬＢ，ＬＣが非通電領域ＤＥを通るように配置されている。言い換えると、受発光部２５Ａと接続部２８Ｃとの間、及び受発光部２５Ａと接続部２８Ｃとの間に電気を通電させない非通電領域ＤＥが形成されている。本実施形態では、この非通電領域ＤＥは共通電極２８Ａに形成される切り欠きとされているが、共通電極２８Ａに形成される開口等とされても良い。共通電極２８Ａがこのような非通電領域ＤＥを有することで、非通電領域ＤＥを通る線分ＬＢ，ＬＣが接続される受発光部２５Ｂ，２５Ｃから接続部２８Ｃまでの電気長は、当該受発光部２５Ｂ，２５Ｃから接続部２８Ｃまでの距離よりも長くなる。このため、受発光部２５Ｂ，２５Ｃから接続部２８Ｃまでの距離を長くしなくても受発光部２５Ｂ，２５Ｃから接続部２８Ｃまで電気長を長くすることができ、光電変換素子２０の大型化が抑制され得る。なお、非通電領域ＤＥは、これら線分ＬＡ，ＬＢ，ＬＣのうち少なくとも１つの線分が当該非通電領域ＤＥを通るように配置されれば良く、１つの線分が非通電領域ＤＥを通るように配置されても良い。つまり、少なくとも１つの受発光部と接続部２８Ｃの間に非電通領域ＤＥが形成されれば良い。また、本実施形態では、複数の受発光部２５Ａ，２５Ｂ，２５Ｃは、接続部２８Ｃを基点とした数珠繋ぎ状に並ぶように共通電極２８Ａに接続されており、それぞれの受発光部２５Ａ，２５Ｂ，２５Ｃから接続部２８Ｃまでの電気長が互いに異なっている。このため、接続部２８Ｃからの電気長が最短となる受発光部２５Ａだけでは吸収しきれないＥＳＤが生じた際に、この受発光部２５Ａの次に接続部２８Ｃからの電気長が２番目に短い受発光部２５Ｂが破壊されて過電流をグランドに逃がし得る。このため、これら２つの受発光部２５Ａ，２５Ｂと異なる他の受発光部２５Ｃが同時に機能しなくなることを抑制し得る。また、共通電極２８Ａと配線２８Ｂとの接続部２８Ｃは、中心線ＣＬと重なっている。
【００５４】
（第３実施形態）
次に、本発明の第３実施形態について図７を参照して詳細に説明する。なお、第１実施形態と同一又は同等の構成要素については、特に説明する場合を除き、同一の参照符号を付して重複する説明は省略する。
【００５５】
図７は、本発明の第３実施形態に係る光モジュールの一部を図５と同様の視点で示す図である。図７に示すように、本実施形態に係る光モジュール１は、受発光面２６に垂直な方向から見る場合に、３つの受発光部２５Ａ，２５Ｂ，２５Ｃがコア３１の中心を通る中心線ＣＬに対して非対称となるように位置している点、及び共通電極２８Ａと配線２８Ｂとの接続部２８Ｃが中心線ＣＬと重なっている点において、第１実施形態に係る光モジュール１と異なる。このように構成することで、３つの受発光部２５Ａ，２５Ｂ，２５Ｃのそれぞれの中心及び共通電極２８Ａと配線２８Ｂとの接続部２８Ｃを結ぶ３つの線分ＬＡ，ＬＢ，ＬＣの長さを互いに異ならせることができる。このため、それぞれの受発光部２５Ａ，２５Ｂ，２５Ｃから接続部２８Ｃまでの電気長を異ならせることができ、それぞれの受発光部２５Ａ，２５Ｂ，２５Ｃが他の受発光部２５Ａ，２５Ｂ，２５Ｃと同時に機能しなくなることを抑制し得る。
【００５６】
以上、本発明について、上記実施形態を例に説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。
【００５７】
本発明は、光電変換素子２０が複数の受発光部２５Ａ，２５Ｂ，２５Ｃと、これら受発光部２５Ａ，２５Ｂ，２５Ｃが電気的に並列接続する共通電極２８Ａと、共通電極２８Ａと端子２３とを接続する配線２８Ｂとを有し、１つの受発光部２５Ａから接続部２８Ｃまでの電気長が、他の全ての受発光部２５Ｂ，２５Ｃのそれぞれから接続部２８Ｃまでの電気長よりも短くされれば良い。従って、例えば、受発光部２５Ｂから接続部２８Ｃまでの電気長が、受発光部２５Ｃから接続部２８Ｃまでの電気長と同じとされても良い。
【００５８】
また、共通電極２８Ａは、複数の受発光部２５Ａ，２５Ｂ，２５Ｃを電気的に並列接続することができれば良く、上記実施形態と異なっていても良い。例えば、共通電極２８Ａの外縁は、受発光面２６に垂直な方向から見る場合に、受発光部２５Ａ，２５Ｂ，２５Ｃを囲っていなくても良い。
【００５９】
また、複数の受発光部の数や配置は上記実施形態に限定されない。複数の受発光部は、光ファイバのコアと光学的に結合されれば良い。例えば受発光部の数が２つとされても良いく、４つ以上とされても良い。射影領域ＡＲ内において射影領域ＡＲの中心Ｃ１寄りに多くの受発光部を配置し易くする観点からは、中心Ｃ１上に受発光部が位置しないことが好ましい。中心Ｃ１上に受発光部が位置する場合、その周囲に更に他の受発光部が位置するためには中心Ｃ１上に位置する受発光部から所定の距離離れた位置に他の受発光部が位置する必要がある。この場合、他の受発光部は、中心Ｃ１からある程度離れた場所に位置することになる。一方、中心Ｃ１上に受発光部が位置しない場合、中心Ｃ１を囲うように複数の受発光部が位置することができ、中心Ｃ１上に受発光部が位置する場合と比べて、中心Ｃ１の近傍に多くの受発光部が位置し得る。
【００６０】
また、上記実施形態では、複数の受発光部２５Ａ，２５Ｂ，２５Ｃが射影領域ＡＲ内に位置していたが、これら受発光部２５Ａ，２５Ｂ，２５Ｃは射影領域ＡＲ内に位置しなくても良い。ただし、これら受発光部２５Ａ，２５Ｂ，２５Ｃとコア３１との結合効率の低下を抑制する観点から、これら受発光部２５Ａ，２５Ｂ，２５Ｃの中心が射影領域ＡＲ内に位置することが好ましく、上記実施形態のように、これら受発光部２５Ａ，２５Ｂ，２５Ｃの全体が射影領域ＡＲ内に位置することがより好ましい。
【００６１】
また、段差部１７は必須の構成ではない。ただし、光透過樹脂４１の形状を制御し得る観点から、段差部１７が形成された方が良い。また、段差部１７が形成される場合であっても、エッジ１８が直線状であっても良い。この場合、エッジ１８は、受発光面２６に垂直な方向から見る場合に、光ファイバ３０の長手方向に概ね垂直な直線状とされても良い。
【００６２】
また、上記実施形態においては光電変換素子２０に固定される光ファイバ３０の一方の端部のクラッド３２の外周面が素子面２１に接触しているが、光ファイバ３０の一方の端部のクラッド３２の外周面が素子面２１と離間している構成であっても良い。
【００６３】
上記実施形態では、光結合部材として光透過樹脂４１を例に説明したが、光結合部材は、複数の受発光部２５Ａ，２５Ｂ，２５Ｃと光ファイバ３０のコア３１とを光学的に結合するものであれば特に限定されない。光結合部材として光透過樹脂４１の他にレンズやプリズムを挙げることができ、これらは特に樹脂に限定されない。
【産業上の利用可能性】
【００６４】
以上説明したように、本発明によれば、長寿命化を実現し得る光モジュールが提供され、自動車用、家電用、その他の分野における部品等として利用することができる。
【符号の説明】
【００６５】
１・・・光モジュール
１０・・・基板
１５・・・ワイヤ配線
１６・・・溝部
１７・・・段差部
１８・・・エッジ
２０・・・光電変換素子
２１・・・素子面
２２・・・半導体層
２３・・・端子
２４Ａ，２４Ｂ・・・電極層
２５Ａ，２５Ｂ，２５Ｃ・・・受発光部
２６・・・受発光面
２８Ａ・・・共通電極
２８Ｂ・・・配線
２８Ｃ・・・接続部
３０・・・光ファイバ
３１・・・コア
３２・・・クラッド
４０・・・樹脂配置領域
４１・・・光透過樹脂
ＡＲ・・・射影領域
ＣＬ・・・中心線
ＤＥ・・・非通電領域
ＬＡ，ＬＢ，ＬＣ・・・線分
【図１】
2019179171.tif 000003
【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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