(57)【要約】【課題】基板の厚みに依存することなく光結合効率を高めることが可能となる光モジュールを提供すること。【解決手段】光ファイバ（３）の一端側に設けられるコネクタ（２）を着脱可能に構成される光モジュール（１）であって、第１の孔（１１）を有する基板（１０）と、基板（１０）の一方面側に少なくとも第１の孔（１１）を覆うように配置される透光膜（１５）と、第１の孔（１１）の内側であって透光膜（１５）上に配置され、当該透光膜（１５）を介して光ファイバ（３）との間で光信号の送信又は受信を行う光素子（１３）と、を含む。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
光ファイバの一端側に設けられるコネクタを着脱可能に構成される光モジュールであって、
第１の孔を有する基板と、
前記基板の一方面側に少なくとも前記第１の孔を覆うように配置される透光膜と、
前記第１の孔の内側であって前記透光膜上に配置され、当該透光膜を介して前記光ファイバとの間で光信号の送信又は受信を行う光素子と、
を含む光モジュール。
【請求項２】
前記第１の孔は前記基板を貫通するように形成される、請求項１に記載の光モジュール。
【請求項３】
前記基板は、前記コネクタの位置決めに用いられる第２の孔を更に備える、請求項１又は２に記載の光モジュール。
【請求項４】
前記透光膜と前記光素子との相互間に介在し、前記光信号の散乱を抑制する整合材を更に含む、請求項１乃至３のいずれかに記載の光モジュール。
【請求項５】
前記光素子を密封する封止材を更に含む、請求項１乃至４のいずれかに記載の光モジュール。
【請求項６】
前記封止材と前記整合材を同一材料によって構成する、請求項５に記載の光モジュール。
【請求項７】
前記透光膜は、少なくとも一方面に配線膜を有する透光性のフレキシブルプリント基板からなる、請求項１乃至６のいずれかに記載の光モジュール。
【請求項８】
前記フレキシブルプリント基板はマイクロストリップラインを含む、請求項７に記載の光モジュール。
【請求項９】
前記基板の他方面側に配置され、前記光素子と共に電気回路を構成する電子部品を更に備える、請求項７又は８に記載の光モジュール。
【請求項１０】
前記電子部品は、前記基板を貫通して配置される導電体を介して前記フレキシブルプリント基板の前記配線膜と電気的に接続される、請求項９に記載の光モジュール。
【請求項１１】
前記電子部品は前記光素子の上側に配置される、請求項９又は１０に記載の光モジュール。
【請求項１２】
孔を有する基板と、
前記基板の一方面側に少なくとも前記孔を覆うように配置される透光膜と、
前記孔の内側であって前記透光膜上に配置され、当該透光膜を介して光信号を送信し又は受信する光素子と、
前記基板の一方面側に配置され、前記光素子により送信又は受信されるべき光信号を通過させる光導波路と、
を含む、光モジュール。
【請求項１３】
前記光導波路はその延在方向が前記基板の一方面と略平行となるように配置される、請求項１２に記載の光モジュール。
【請求項１４】
前記透光膜は、少なくとも一方面に配線膜を有する透光性のフレキシブルプリント基板からなり、
当該フレキシブルプリント基板の前記基板と反対側の面に配置され、外部との電気的接続を担うバンプを更に含む、請求項１２又は１３に記載の光モジュール。
【請求項１５】
請求項１乃至１４のいずれかに記載の光モジュールを備える光通信装置。
【請求項１６】
請求項１乃至１４のいずれかに記載の光モジュールを備える電子機器。
【請求項１７】
基板に孔を形成する孔形成工程と、
前記基板の一方面に少なくとも前記孔を覆うようにして透光膜を形成する透光膜形成工程と、
光信号の送信又は受信を行う光素子を前記孔の内側であって前記透光膜上に形成する光素子形成工程と、
を含む、光モジュールの製造方法。
【請求項１８】
基板に複数の第１の孔を形成する第１の孔形成工程と、
前記基板の一方面に少なくとも前記第１の孔のそれぞれを覆うようにして透光膜を形成する透光膜形成工程と、
光信号の送信又は受信を行う光素子を前記第１の孔のそれぞれの内側であって前記透光膜上に形成する光素子形成工程と、
前記基板を前記第１の孔のそれぞれに対応する所定領域ごとに分割する分割工程と、
を含む、光モジュールの製造方法。
【請求項１９】
前記透光膜の少なくとも一方面側に前記光素子のそれぞれに対する信号伝送を担う配線膜を形成する配線膜形成工程を更に含む、請求項１８に記載の光モジュールの製造方法。
【請求項２０】
前記透光膜形成工程と前記配線膜形成工程は、前記透光膜と前記配線膜を含んでなるフレキシブルプリント基板を前記基板の一方面上に貼り付けることにより一括して行われる、請求項１９に記載の光モジュールの製造方法。
【請求項２１】
前記透光膜と前記光素子との相互間に、前記光信号の散乱を抑制する整合材を形成する整合材形成工程を更に含む、請求項１８乃至２０のいずれかに記載の光モジュールの製造方法。
【請求項２２】
前記光素子のそれぞれを覆うように封止材を形成する封止材形成工程を更に含む、請求項１８乃至２１のいずれかに記載の光モジュールの製造方法。
【請求項２３】
光ファイバの一端側に設けられるコネクタを前記基板の一方面側に配置する際の位置決めに用いられる第２の孔を形成する第２の孔形成工程を更に備える、請求項１８乃至２２のいずれかに記載の光モジュールの製造方法。
【請求項２４】
前記光素子と共に電気回路を構成する電子部品を前記光素子のそれぞれに対応して前記基板の他方面側に形成する電子部品形成工程を更に含む、請求項１８乃至２３のいずれかに記載の光モジュールの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、光通信システムに用いて好適な光モジュールとその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
光通信システムにおいては、電気信号を光信号に変換する発光素子と光信号を電気信号に変換する受光素子相互間を光ファイバで接続する構成が基本となる。このような発光素子や受光素子などの光素子と光ファイバを着脱可能とするために、光素子と光ファィバとを光学的に接続するための光モジュールが用いられている。このような光モジュールは、例えば、特開２００２−２５０８４６号公報（特許文献１）などの文献に記載されている。
【０００３】
【特許文献１】
特開２００２−２５０８４６号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
上述した従来の光モジュールでは、基板の一方面に光素子を配置し、基板の他方面に光ファイバを配置する構成となっているので、光素子と光ファイバの相互間距離が基板の厚みに依存する。このため、光素子と光ファイバとの間の光結合効率を高めるには、基板を比較的に薄く形成して両者間の距離を短くする必要がある。しかしながら、基板を薄くすると、機械的強度の確保が難しくなる不都合がある。また、基板に撓みなどの変形を生じやすくなることから、光素子と光ファイバとの位置精度の確保が容易ではなくなる不都合が生じる。
【０００５】
また、上述した文献に記載される光モジュールでは、基板に開口部を設け、この開口部を介して光素子と光ファイバとの間で光信号を送受する構成としているため、開口部内に配置される光素子の発光面又は受光面を保護することが難しくなる。これに対して、例えば透光性の樹脂等を用いて光素子を封止する等の手法が考えられるが、かかる手法では光素子の密封性を高めるのが難しい。
【０００６】
そこで、本発明は、基板の厚みに依存することなく光結合効率を高めることが可能となる光モジュールを提供することを目的とする。
【０００７】
また、本発明は、光素子の発光面又は受光面の保護性を高めることが可能となる光モジュールを提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明の第１の態様の光モジュールは、光ファイバの一端側に設けられるコネクタを着脱可能に構成される光モジュールであって、素子配置用の空間の確保に用いられる第１の孔を有する基板と、当該基板の一方面側に少なくとも第１の孔を覆うように配置される透光膜と、第１の孔の内側であって透光膜上に配置され、当該透光膜を介して光ファイバとの間で光信号の送信又は受信を行う光素子と、を含む。
【０００９】
第１の孔によって確保される空間に光素子を配置し、当該第１の孔を覆うようにして配置される透光膜によって光素子を支持する構造を採用することにより、光素子と光ファイバとの相互間の距離が基板の厚みに依存しなくなる。したがって、基板の厚みに依存することなく光結合効率を高めることが可能となる。また、光素子と光ファイバとの間に透光膜を介在させるので、光素子の発光面又は受光面の保護性を高めることが容易となる。
【００１０】
ここで「透光膜」とは、光信号を通過させ得る透光性の膜であり、光素子を支持するに足りる適度な機械的強度があればその材質は問わないが、例えば、ポリイミド、エポキシ樹脂等の光を透過する樹脂膜（透光性樹脂膜）が好適に用いられる。
【００１１】
上述した第１の孔は、基板を貫通するように形成されることが好ましい。これにより、光モジュールの製造時に第１の孔の透光膜により覆われない方の開口部から光素子の実装やその他の処理（例えば、光素子の周辺を封止する等）が可能となり、製造プロセス上都合がよい。また、光素子の上面（透光膜と接しない側）が開放されるので、光素子の放熱対策が容易となる。
【００１２】
また、基板には、光ファイバを支持する上記コネクタを光モジュールに取り付ける際の位置決めに用いられる第２の孔を更に備えることが好ましい。より詳細には、第２の孔は少なくとも２つ以上備わっていることが好ましい。この場合には、位置決め用のピン（突起部）を備えるコネクタを用いて、当該ピンを第２の孔に挿入するようにしてコネクタを光モジュールに取り付けることが可能となる。これにより、光モジュールへのコネクタの取り付けを容易かつ精度よく行うことができる。
【００１３】
また、透光膜と光素子との相互間に介在し、光信号の散乱を抑制する整合材（アンダーフィル材）を更に含むことが好ましい。これにより界面反射が抑制され、光結合効率が向上する。
【００１４】
また、光素子を密封する封止材を更に含むことが好ましい。これにより、光素子の密封性を高めることができる。また、光素子の透光膜と当接しない部分についての保護性を高めることが可能となる。
【００１５】
また、上述した封止材と整合材は、同一材料によって構成することが好ましい。これにより、整合材と封止材との密着性が向上する。また、整合材と封止材とを一括形成して製造プロセスの簡略化を図ることも可能となる。
【００１６】
また、上述した透光膜は、少なくとも一方面、或いは両面に配線膜を有する透光性のフレキシブルプリント基板を用いて構成することが好ましい。これにより、透光膜の形成時に、光素子への信号伝送に必要な配線も併せて形成することが可能となり、構造の簡素化及び製造プロセスの簡略化が可能となる。
【００１７】
また、上述したフレキシブルプリント基板は、マイクロストリップラインを含むものを用いると更に好ましい。これにより、高周波域での伝送ロスを低減することが可能となり、光素子の高速駆動に適した光モジュールの提供が可能となる。
【００１８】
また、基板の他方面側に配置され、光素子と共に電気回路を構成する電子部品を更に備えることが好ましい。ここで「電子部品」とは、例えば、光素子としての発光素子を駆動するドライバ、光素子としての受光素子の出力信号を増幅するアンプ、その他各種の回路チップ、或いは抵抗、コンデンサ等の受動素子、その他各種の能動素子、受動素子などをいう。このように、光素子の動作に関わる各種の電子部品を備えることにより、外付けの駆動回路等を省略し又は簡略化することが可能となる。また、ドライバ等の回路チップと光素子との間の配線長が短くなるため、信号遅延や雑音の混入などの不都合を回避しやすくなる効果も期待できる。
【００１９】
また、上述した電子部品は、基板を貫通して配置される導電体を介してフレキシブルプリント基板の配線膜と電気的に接続されることが好ましい。このような埋め込み型の配線（いわゆるプラグ）を用いることにより、光モジュールの更なる小型化を図ることができる。
【００２０】
また、電子部品（特に回路チップ）は、基板の他方面側であって光素子の上側に配置されることが好ましい。このような、いわゆる３次元実装を採用することにより高集積化が図られ、光モジュールの小型化が可能となる。
【００２１】
本発明の第２の態様の光モジュールは、素子配置用の空間の確保に用いられる孔を有する基板と、この基板の一方面側に少なくとも上述した孔を覆うように配置される透光膜と、孔の内側であって透光膜上に配置され、当該透光膜を介して光信号を送信し又は受信する光素子と、基板の一方面側に配置され、光素子により送信又は受信されるべき光信号を通過させる光導波路と、を含む。
【００２２】
かかる構成によれば、孔によって確保される空間に光素子を配置し、当該孔を覆うようにして配置される透光膜によって光素子を支持する構造を採用することにより、光素子と光導波路との相互間の距離が基板の厚みに依存しなくなる。したがって、基板の厚みに依存することなく光結合効率を高めることが可能となる。また、光素子と光導波路との間に透光膜を介在させるので、光素子の発光面又は受光面の保護性を高めることが容易となる。
【００２３】
ここで「光導波路」とは、光信号を所望の方向に伝送し得るものであればその構造に限定はないが、例えば、光ファイバ等と同様に屈折率の異なる２つの媒体を用いたコア／クラッド構造を有するものや、フォトニック結晶を利用したものなどが考えられる。また、光導波路は、その延在方向が基板の一方面と略平行となるように配置されるもの（平面型光導波路）を採用することが好ましい。
【００２４】
また、透光膜は、少なくとも一方面に配線膜を有する透光性のフレキシブルプリント基板からなり、当該フレキシブルプリント基板の基板と反対側の面に配置され、外部との電気的接続を担うバンプを更に含むことが好ましい。これにより、外部の回路基板等との相互間の電気的接続の確保が更に容易となる。
【００２５】
なお、第２の態様の光モジュールの更なる好適な条件については、基本的に上述した第１の態様の光モジュールの場合と同様である。ここでは詳細な説明は省略するが、孔、透光膜、整合材、封止材、電子部品等について同様な条件を採用し得る。
【００２６】
また、本発明は、上述した光モジュールを備える光通信装置（光トランシーバ）でもある。このような本発明にかかる光通信装置は、例えば、パーソナルコンピュータやいわゆるＰＤＡ（携帯型情報端末装置）など、光を伝送媒体として外部装置等との間の情報通信を行う各種の電子機器に用いることが可能である。なお、本明細書において「光通信装置」とは、信号光の送信にかかる構成（発光素子等）と信号光の受信にかかる構成（受光素子等）の両方を含む装置のみならず、送信にかかる構成のみを備える装置（いわゆる光送信モジュール）や受信にかかる構成のみを備える装置（いわゆる光受信モジュール）を含む。
【００２７】
また、本発明は、上述した光モジュールを備える電子機器でもある。より詳細には、本発明の電子機器は、上述した光モジュールそのものを備える場合の他に、当該光モジュールを含んでなる上述した光通信装置を備える場合も含む。ここで本明細書において「電子機器」とは、電子回路等を用いて一定の機能を実現する機器一般をいい、その構成には特に限定がないが、例えば、パーソナルコンピュータ、ＰＤＡ（携帯型情報端末）、電子手帳など各種機器が挙げられる。
【００２８】
また、本発明は、光モジュールの製造方法であって、基板に孔を形成する孔形成工程と、基板の一方面に少なくとも孔を覆うようにして透光膜を形成する透光膜形成工程と、光信号の送信又は受信を行う光素子を、孔の内側であって透光膜上に形成する光素子形成工程と、を含む。かかる製造方法により、上述した本発明の光モジュールを製造し得る。
【００２９】
また、一の基板上の複数の箇所で並行して上記製造方法を実行することにより、多数の光モジュールを一括形成することも可能である。具体的には、本発明の光モジュールの製造方法は、基板に複数の第１の孔を形成する第１の孔形成工程と、基板の一方面に少なくとも第１の孔のそれぞれを覆うようにして透光膜を形成する透光膜形成工程と、光信号の送信又は受信を行う光素子を、第１の孔のそれぞれの内側であって透光膜上に形成する光素子形成工程と、基板を第１の孔のそれぞれに対応する所定領域ごとに分割する分割工程と、を含む。かかる製造方法により、上述した本発明の光モジュールを製造し得る。また、本製造方法によれば、光モジュールの組立工程の殆どを一の基板上で一括バッチ処理することができるので、歩留まりよく、安価な光モジュールを大量に製造することが可能となる。
【００３０】
また、透光膜の少なくとも一方面側に光素子のそれぞれに対する信号伝送を担う配線膜を形成する配線膜形成工程を更に含むことが好ましい。
【００３１】
また、透光膜形成工程と配線膜形成工程は、透光膜と配線膜を含んでなるフレキシブルプリント基板を基板の一方面上に貼り付けることにより一括して行うことがより好ましい。特に、当該フレキシブルプリント基板は、マイクロストリップラインを構成するものであることが好ましい。これにより、製造プロセスの簡略化が図られる。
【００３２】
また、透光膜と光素子との相互間に、光信号の散乱を抑制する整合材を形成する整合材形成工程を更に含むことが好ましい。
【００３３】
また、光素子のそれぞれを覆うように封止材を形成する封止材形成工程を更に含むことが好ましい。
【００３４】
また、本発明の製造方法にかかる光モジュールを、光ファイバの一端側に設けられるコネクタを着脱自在に構成する場合には、当該コネクタを基板の一方面側に配置する際の位置決めに用いられる第２の孔を形成する第２の孔形成工程を更に備えることが好ましい。
【００３５】
また、光素子と共に電気回路を構成する電子部品を光素子のそれぞれに対応して基板の他方面側に形成する電子部品形成工程を更に含むことが好ましい。
【００３６】
また、フレキシブルプリント基板の基板と反対側の面に、外部との電気的接続を担うべきバンプを形成するバンプ形成工程を更に含むことも好ましい。
【００３７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。
【００３８】
（第１の実施形態）
図１は、一実施形態の光モジュールの構成を説明する図である。同図では、本実施形態にかかる光モジュールの断面図が示されている。図１（ａ）に示すように、光モジュール１は、基板１０、光素子１３、第１配線膜１４、透光膜１５、第２配線膜１６、アンダーフィル材１７、封止材１８を含んで構成される。この光モジュール１は、図１（ｂ）に示すように、光ファイバ３の一端側に設けられるコネクタ２を着脱可能に構成されている。
【００３９】
基板１０は、光モジュール１を構成する各要素を支持するものであり、当該基板１０のほぼ中央に設けられる第１の孔１１と、基板１０の端部近傍にそれぞれ設けられる第２の孔１２とを備えている。この基板１０は、例えば、ステンレス、アルミニウム、銅等の導電性材料や、ガラス、樹脂、セラミックス等の非導電性材料など種々のものを用いて構成することができる。例えば本実施形態では、セラミックスを用いて基板１０を構成する。
【００４０】
第１の孔１１は、光素子１３を配置するための空間（素子配置用の空間）を確保するために用いられるものである。図示のように、光素子１３は、第１の孔１１の内側に配置されると共に透光膜１５によって支持されている。これにより、基板１０の厚みを必要十分に確保しつつ、光ファイバ３と光素子１３との相互間距離をより短くすることが可能となる。なお、図示の例では、第１の孔１１は基板１０の一方面から他方面へ貫通しているが、必ずしもこのような貫通孔である必要はなく凹状の孔であってもよい。第１の孔１１を図示のように貫通孔とした場合には、詳細を後述するように製造プロセス上都合がよい。
【００４１】
第２の孔１２は、コネクタ２の位置決めに用いられるものである。具体的には、図示のようにコネクタ２には第２の孔１２に対応する基準ピン４が備わっており、当該基準ピン４を第２の孔１２に挿入するようにして光モジュール１とコネクタ２とが嵌め合わされる。これにより、光ファイバ３と光素子１３とが容易かつ高精度に位置決めされる。なお、図示の例では、第２の孔１２は基板１０の一方面から他方面へ貫通しているが、必ずしもこのような貫通孔である必要はなく凹状の孔であってもよい。
【００４２】
光素子１３は、第１の孔１１の内部に配置されると共に透光膜１５によって支持されており、当該透光膜１５を介して、光ファイバ３へ向けて信号光を送信（発光）し、又は光ファイバ３から出射される光信号を受信（受光）する。例えば、光モジュール１が情報送信側に用いられる場合には光素子１３としてＶＣＳＥＬ（面発光レーザ）などの発光素子が用いられる。また、光モジュール１が情報受信側に用いられる場合には光素子１３としてフォトダイオードやフォトトランジスタなどの受光素子が用いられる。
【００４３】
第１配線膜１４は、光素子１３と図示しない回路チップ等の電子部品との間の信号伝送を担うものであり、基板１０の一面と透光膜１５との相互間に配置されている。この第１配線膜１４は、例えば銅などの導電体を用いて所定の形状（配線パターン）に形成されている。
【００４４】
透光膜１５は、基板１０の一方面側に少なくとも第１の孔１１の全体を覆うように配置されている。本実施形態では、透光膜１５は、第１配線膜１４をも覆うようにして基板１０の一面の略全体に形成されており、第２の孔１２に対応する部位が開口されている。光ファイバ３と光素子１３とはこの透光膜１５を介して光結合する。透光膜１５は、例えば、ポリイミド、エポキシ樹脂等の光を透過する樹脂膜（透光性樹脂膜）を用いて形成することができる。光透過性が良好であり、可撓性を有し、取扱いが容易であるという点からはポリイミド膜が好適に用いられる。
【００４５】
第２配線膜１６は、光素子１３と図示しない回路チップ等の電子部品との間の信号伝送を担うものであり、例えば銅などの導電体を用いて透光膜１５上に所定の形状（配線パターン）に形成されている。
【００４６】
なお、光素子１３の高速動作に対応するためには、第１配線膜１４、透光膜１５及び第２配線膜１６を含んで、高周波信号の伝送に適したマイクロストリップラインを構成することが好ましい。その場合の詳細については後述する。
【００４７】
アンダーフィル材（整合材）１７は、光素子１３と透光膜１５との相互間に介在し、透光膜１５の表面における光信号の反射、散乱を抑制し、光損失を低減する役割を担うものである。これにより界面反射が抑制され、光結合効率が向上する。このアンダーフィル材１７は、樹脂膜１５を構成する材料と屈折率が近い（より好ましくはほぼ等しい）ものが用いられる。製造プロセス上は、熱硬化性又は光硬化性のエポキシ樹脂など、充填後の後処理によって硬化するものを用いてアンダーフィル材１７を形成することが好ましい。
【００４８】
封止材１８は、光素子１３を保護するためのものであり、第１の孔１１の内側であって透光膜１５上に光素子１３の全体を密封するようにして形成されている。この封止材（ポッティング材）１８は、熱硬化性又は光硬化性のエポキシ樹脂など、充填後の後処理によって硬化する樹脂を用いて形成することが好ましい。また、封止材１８は、上述したアンダーフィル材１７と同一の材料によって形成することも好適である。これにより、アンダーフィル材１７と封止材１８との密着性が向上する。また、この場合には、アンダーフィル材１７と封止材１８とを一括形成することも可能となる。
【００４９】
次に、第１配線膜１４、透光膜１５及び第２配線膜１６を含んでマイクロストリップラインを構成する場合について詳細に説明する。このようにしてマイクロストリップラインを構成する場合に、その特性インピーダンスは以下の計算式に基づいて所望の値に設定することができる。すなわち、マイクロストリップラインの特性インピーダンスＺ０（Ω）は、伝送路（第１配線膜１４）の線幅をＢ、線厚みをＣ、伝送路とグラウンド（接地電位用の第２配線膜１６）との間隔をＨ、誘電体層（透光膜１５）の比誘電率をεｒとすると、以下の計算式によって求められる。
【００５０】
Ｚ０＝（８７／（εｒ＋１．４１）１／２）×ｌｎ（５．９８Ｈ／（０．８Ｂ＋Ｃ））
【００５１】
ここで、光素子１３の入出力インピーダンスが５０Ωの場合には、マイクロストリップラインの特性インピーダンスを５０Ωとすることにより、インピーダンス整合を図って信号減衰を防ぐことが可能となる。例えば、透光膜１５として、比誘電率εｒ＝３．４のポリイミド膜を用い、Ｂ＝０．０９ｍｍ、Ｈ＝０．０５ｍｍ、Ｃ＝０．０１２ｍｍとすることにより、マイクロストリップラインの特性インピーダンスＺ０を約５０Ωとすることができる。透光膜１５の厚さは０．０５ｍｍとなるが、これより薄いと導体幅が狭くなり、直流抵抗分が増加したり、線幅のばらつきによるインピーダンス値の変動が大きくなる場合がある。
【００５２】
本実施形態の光モジュール１はこのような構成を有しており、次にその製造方法について説明する。
【００５３】
図２は、本実施形態の光モジュールの製造方法を説明する図である。本実施形態では、１つの母基板上に多数の光モジュール１を一括形成し、その後に分割することによって各光モジュール１を得る。以下、その詳細について説明する。
【００５４】
まず、図２（ａ）に示すように、各光モジュール１の基板１０の母材となるべき母基板１００を用意する。そして、各光モジュール１の形成領域のそれぞれに対応して、当該母基板１００に複数の第１の孔１１及び複数の第２の孔１２を形成する。
【００５５】
次に、図２（ｂ）に示すように、母基板１００の一面（下面）に第１配線膜１４、透光膜１５及び第２配線膜１６を形成する。本工程は、複数の光モジュール１のそれぞれに対応した複数の配線パターンを含むフレキシブルプリント基板（ＦＰＣ：ｆｌｅｘｉｂｌｅ  ｐｒｉｎｔｅｄ  ｃｉｒｃｕｉｔｓ）を母基板１００の一面に貼り付けることにより行うことが好ましい。また、フレキシブルプリント基板の貼り付けは、母基板１００とフレキシブルプリント基板との間に熱硬化性の接着シートを挟んで熱圧着することにより行うことが好ましい。この場合には、簡便なプロセスによって強固な接着力を得ることができる。
【００５６】
また、本工程において、フレキシブルプリント基板を用いる場合には、予め第２の孔１２のそれぞれに対応する部位に開口部を形成しておき、当該開口部と第２の孔１２とを位置合わせしてフレキシブルプリント基板を母基板１００に貼り付けると更に好ましい。もちろん、フレキシブルプリント基板を貼り付けた後に、第２の孔１２のそれぞれに対応する部位を開口させるようにしてもよい。更に本実施形態では、フレキシブルプリント基板として、誘電体膜の一方面に第１配線膜１４が配置され、他方面に第２配線膜１６が配置されるマイクロストリップラインを含むものを用いる。フレキシブルプリント基板に含まれる第１配線膜１４及び第２配線膜１６としては、例えば、厚み約１０μｍの銅（Ｃｕ）に、ニッケル（Ｎｉ）や金（Ａｕ）などを電鋳して１２μｍ程度の厚さとしたものが好適である。
【００５７】
なお、透光膜１５等を形成する前に、母基板１００の一面を平坦化する処理を行うことも好適である。また、第１配線膜１４、透光膜１５及び第２配線膜１６をそれぞれ個別に形成してもよい。この場合には、まず母基板１００上に、スパッタリング法や又は銅箔の貼り付け等の方法によって第１配線膜１４を形成し、その上に透光膜１５を形成し、更に透光膜１６上に第２配線膜１６を形成するとよい。この場合に、透光膜１５は、例えばポリイミドフィルム等のフィルムを透光膜として貼り付けることにより形成することができる。
【００５８】
次に、図２（ｃ）に示すように、透光膜１５の他面側（第２配線膜１６が配置されている側）に、治具としてのダミー基板１０１を配置する。このダミー基板１０１は、少なくとも一面が略平坦であり、次工程における光素子１３の実装時に透光膜１５を裏面側から補助する役割を担うものであり、その材質は問わないが、例えば金属やガラスなどの材質が好適に用いられる。本実施形態では、ＳＵＳ（ステンレス）の基板をダミー基板１０１として用いる。また、ダミー基板１０１は、母基板１００とねじ止め等の方法によって固定すると更に好ましい。なお、本工程では、少なくとも透光膜１５の他面側が平坦な面によって支持されればよく、必ずしもダミー基板１０１を用いる必要はないが、ダミー基板１０１を用いることにより光素子１３の実装がより容易になる。
【００５９】
次に、図２（ｄ）に示すように、各第１の孔１１の内部に各光素子１３を挿入し、それぞれの発光面を透光膜１５側に向けて当該透光膜１５上に実装する。本工程では、例えばフリップチップボンディングにより光素子１３を第１配線膜１４と接続する。本工程では、第１の孔１１を貫通孔としているので、透光膜１５に覆われていない側の開口部から容易に光素子１３を実装することができる。また本工程では、上述したダミー基板１０１によって透光膜１５が下側から支持されるので、光素子１３を実装する際に透光膜１５が変形し、或いは破損することを回避しつつ、透光膜１５上に光素子１３を確実に載置することが可能となる。本工程では、例えば、第２の孔１２をアライメントマークとして利用し、これらを基準にして位置決めを行って光素子１３を実装する。
【００６０】
図２（ｄ）に示すように、光素子１３を実装した後に当該光素子１３と透光膜１５との間に光損失を低減するためのアンダーフィル材１７を充填する。本工程は、例えば透明なエポキシ樹脂からなるアンダーフィル材１７を光素子１３（より詳細には光素子１３の発光面）と透光膜１５との間に浸透させ、熱硬化させることにより行う。
【００６１】
次に、図２（ｄ）に示すように、第１の孔１１の内側であって透光膜１５上に光素子１３の全体を密封するようにして封止材１８を形成する。封止材１８としては、例えば熱硬化性のエポキシ樹脂を用いることができる。この封止材１８と上述したアンダーフィル材１７と同一の材料によって形成してもよく、この場合には製造プロセスが簡略化される。
【００６２】
次に、図２（ｅ）に示すようにダミー基板１０１を母基板１００から取り外す。その後、図２（ｆ）に示すように、複数の光モジュール１のそれぞれに対応する所定領域ごとに母基板１０１等を分割し、複数の光モジュール１を得る。本工程における分割は、ダイシングやレーザ切断等の方法によって行うことができる。
【００６３】
このように、本実施形態の光モジュール１は、第１の孔１１によって確保される空間に光素子１３を配置し、当該第１の孔１１を覆うようにして配置される透光膜１５によって光素子１３を支持する構造を採用しているので、光素子１３と光ファイバ３との相互間の距離が基板１０の厚みに依存しなくなる。したがって、基板１０の厚みに依存することなく光結合効率を高めることが可能となる。また、光素子１３と光ファイバ３との間に透光膜１５を介在させるので、光ファイバ３側からの外気及び湿気等の影響を防ぎ、光素子１３の発光面又は受光面の保護性を高めることが容易となる。また、光モジュール１の組立工程の殆どを、一の基板（母基板１００）上で一括バッチ処理することができるので、歩留まりよく、安価な光モジュールを大量に製造することも可能となる。
【００６４】
本実施形態にかかる光モジュール１は、光通信装置（光トランシーバ）に用いて好適である。このような本発明にかかる光通信装置は、例えば、パーソナルコンピュータ、ＰＤＡ（携帯型情報端末装置）、電子手帳、その他各種の電子機器に用いることが可能である。
【００６５】
（第２の実施形態）
上述した第１の実施形態では、光素子１３を駆動するための駆動回路等を含まない光モジュールを例に挙げて説明していたが、これらを含むようにして光モジュールを構成することも可能である。
【００６６】
図３は、第２の実施形態の光モジュールの構成を説明する図である。同図に示す光モジュール１ａは、基本的な構成は上述した第１の実施形態にかかる光モジュール１と同様であり、更に、光素子１３と共に電気回路を構成する回路チップ２０を含んで構成されている。具体的には、回路チップ２０は、発光素子を駆動するドライバ或いは受光素子の出力電流を増幅するアンプ等が挙げられる。なお、図示を省略するが、回路チップ２０の他にも抵抗、コンデンサ等の受動素子やその他各種の電子部品を含んで光モジュール１ａを構成するようにしてもよい。更に、基板１０の他面側（回路チップ２０が配置される側）の面にも、導電膜を用いて回路パターンを形成するようにしてもよい。
【００６７】
上述した回路チップ２０は、基板の上面（他方面）側に配置されており、基板１０を貫通して形成される導電体（プラグ）２１を介して、第１配線膜１４と電気的に接続されている。より好ましくは、回路チップ２０は、図示のように光素子１３が配置される第１の孔１１を覆うようにして、光素子１３の上側に配置される。このような３次元実装を行うことにより実装面積を削減することができ、光モジュール１ａの更なる小型化を図ることが可能となる。更に本実施形態では、回路チップ２０と導電体２１との間にハンダボールからなるバンプ２２が配置されている。このバンプ２２を用いることによって回路チップ２０の実装が容易になる。
【００６８】
次に、本実施形態の光モジュール１ａの製造方法について説明する。本実施形態にかかる製造方法は、基本的に上述した第１の実施形態の製造方法と同様である（図２参照）。以下、主に相違点について説明する。
【００６９】
まず、第１の孔１１及び第２の孔１２を形成する工程（図２（ａ）参照）において、導電体２１を埋め込むための第３の孔（スルホール）を併せて形成する。
【００７０】
また、第１導電膜１４、透光膜１５及び第２導電膜１６を形成する工程（図２（ｂ）参照）の後に、上述したスルホール内に導電体２１を形成する。この導電体２１は、例えばスルホール内に高温でハンダを流し込むことにより形成することが可能である。導電体２１を形成した後に、必要に応じて母基板１００の他面側（回路チップ２０が配置される側）に回路パターンを形成する。
【００７１】
また、光素子１３の実装工程（図２（ｄ）参照）を行った後に、バンプ２２が形成された回路チップ２０を導電体２１と位置合わせして実装する。当該実装は、例えばフリップチップボンディングによって行われる。
【００７２】
上述した各プロセスを第１の実施形態の製造方法に追加することによって、本実施形態の光モジュール１ａを製造することができる。このようにして形成される第２の実施形態の光モジュール１ａは、第１の実施形態の光モジュール１と同様な作用効果を有する。更に、回路チップ２０などの電子部品を含んだ構成としているため、外付けの駆動回路等を省略し、或いは簡素化することが可能となり、取り扱いに便利である。回路チップ２０等と光素子１３との間の配線長が短くなるため、信号遅延や雑音の混入などの不都合を回避しやすくなる効果も期待できる。本実施形態にかかる光モジュール１ａについても、光トランシーバや各種の電子機器に用いることが可能である。
【００７３】
（第３の実施形態）
図４は、第３の実施形態の光モジュールの構成を説明する図である。本実施形態の光モジュール１ｂは、上述した各実施形態のように光ファイバを支持するコネクタを着脱自在に構成されるものではなく、図示のように、光導波路６を備える回路基板（光電気混載基板）５に実装して用いられるものである。
【００７４】
同図に示す光モジュール１ｂは、基本的に上述した第２の実施形態にかかる光モジュール１ａと同様の構成を備えており、コネクタの位置合わせに用いられる第２の孔が省略された点と、光導波路２４が追加された点が異なっている。なお、共通する構成要素には同符号が付されており、これらについては説明を省略する。
【００７５】
光導波路２４は、回路基板５に設けられている光導波路６と接続されており、光素子１３から出射される光信号又は外部から送られる光信号を伝送する機能を担うものである。光導波路２４と回路基板５側の光導波路６との接続箇所には、適宜、光損失を低減させるマッチングオイル等が用いられる。この光導波路２４は、その延在方向が基板１０ａの一方面と略平行となるように配置されている。そして、光導波路２４の端部には反射ミラーが形成されており、光素子１３から出射される光信号は当該反射ミラーによって進路が略９０度変更され、光導波路２４内を進行する。また、光導波路２４を介して送られる光信号は当該反射ミラーによって進路が略９０度変更され、光素子１３へ入射する。
【００７６】
回路基板５は、光信号の伝送を担う光導波路６を含み、更に回路チップや電気信号の伝送を担う配線膜など（図示せず）を適宜含んで構成されている。回路基板５と光モジュール１ｂとの相互間はバンプ２３によって電気的な接続が図られている。このような、本実施形態の光モジュール１ｂ及びこれが実装された回路基板５は、例えばパーソナルコンピュータなど各種の電子機器に適用し、機器内での基板間、チップ間の情報通信や外部機器等との間における情報通信に用いることが可能である。
【００７７】
なお、光モジュール１ｂの製造工程については、基本的に第２の実施形態の光モジュール１ａと同様であり、透光膜１５の他方面側に光導波路２４を形成する工程を更に追加すればよい。また、光導波路２４は、光モジュール１ｂ側ではなく回路基板５側に含ませるように構成することも可能である。
【００７８】
以上、本発明にかかる光モジュールの各種実施態様について説明したが、本発明の適用範囲は上記実施形態の内容に限定されるものではなく、本発明の要旨の範囲内において種々の変形実施が可能である。例えば、上述した各実施形態における光素子として、複数の光源を含むもの（例えばＶＣＳＥＬアレイ）又は複数の受光素子を含むもの（例えばフォトダイオードアレイ）を用い、光ファイバとして多チャンネル（多芯）のテープファイバ等を用いることにより、パラレル伝送用の光モジュールとして使用することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１の実施形態の光モジュールの構成を説明する図である。
【図２】第１の実施形態の光モジュールの製造方法を説明する図である。
【図３】第２の実施形態の光モジュールの構成を説明する図である。
【図４】第３の実施形態の光モジュールの構成を説明する図である。
【符号の説明】
１…光モジュール、  ２…コネクタ、  ３…光ファイバ、  １０…基板、  １１…第１の孔、１２…第２の孔、  １３…光素子、  １４…第１配線膜、  １５…透光膜、  １６…第２配線膜、  １７…整合材（アンダーフィル材）、  １８…封止材
【図１】
2004341102.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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