(57)【要約】【課題】固定治具により固定された光伝送路と、パッケージに封入されたプリント配線基板上に実装した送信用と受信用のＣＡＮパッケージとから構成され光軸合わせが難しく、小型化が困難であった。【解決手段】多段のキャビティ３を有した積層セラミック基板からなる実装基板６で、発光素子８と光学素子４と光伝送路１の端面とを多段のキャビティ３に当て嵌めて位置合わせをし一元化された光軸合わせを実現し、実装基板６上の多段のキャビティ３に発光素子８または受光素子９を当て嵌め光学素子４により気密封止することにより、ＣＡＮパッケージを不要とし小型化・低背化を実現する。【選択図】  図１
2004163655.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
発光素子と受光素子と、この発光素子または受光素子を制御するための半導体素子と受動部品からなる光電気変換回路と、前記発光素子からの光を前記受光素子へと伝送する光伝送路と、前記発光素子または受光素子と前記光伝送路とを光学的に結合するための少なくとも１つ以上のレンズ、光学的絞り、窓等の光学素子と、前記光電気変換回路と光学素子を実装するための実装基板とからなる光通信用送受光モジュールであって、前記実装基板の主表面の一部に少なくとも１つ以上の多段のキャビティが形成されており、この多段のキャビティに前記発光素子または受光素子と前記光学素子と光伝送路とを実装した光通信用送受光モジュール。
【請求項２】
実装基板の主表面に形成された多段のキャビティに光伝送路を突合することにより発光素子または受光素子と光学素子との光軸が略一致するように構成した請求項１に記載の光通信用送受光モジュール。
【請求項３】
光伝送路がプラスチックファイバまたはプラスチッククラッドファイバである請求項１に記載の光通信用送受光モジュール。
【請求項４】
発光素子または受光素子がＬＥＤ、ＬＤ、ＰＤのいずれか１つの光半導体素子からなる請求項１に記載の光通信用送受光モジュール。
【請求項５】
光学素子が屈折型レンズである請求項１に記載の光通信用送受光モジュール。
【請求項６】
光学素子が回折型レンズである請求項１に記載の光通信用送受光モジュール。
【請求項７】
光学素子が光学的絞りである請求項１に記載の光通信用送受光モジュール。
【請求項８】
光学素子により発光素子または受光素子が気密封止される請求項１に記載の光通信用送受光モジュール。
【請求項９】
ガラスにより光学素子を多段のキャビティに気密封止する請求項１に記載の光通信用送受光モジュール。
【請求項１０】
樹脂により光学素子を多段のキャビティに気密封止する請求項１に記載の光通信用送受光モジュール。
【請求項１１】
はんだにより光学素子を多段のキャビティに気密封止する請求項１に記載の光通信用送受光モジュール。
【請求項１２】
実装基板の主表面に形成された多段のキャビティが少なくとも２段以上であり、前記多段のキャビティの最上段と最上段に搭載する光学素子が光伝送路の外形と略等しくした請求項１に記載の光通信用送受光モジュール。
【請求項１３】
実装基板の主表面に形成された多段のキャビティが少なくとも３段以上であり、前記多段のキャビティの最上段を第１のキャビティとしその下段を第２のキャビティとしたとき、第１のキャビティが光伝送路の外形と略等しくかつ第２のキャビティの外形が前記光伝送路のコアよりも大きくした請求項１に記載の光通信用送受光モジュール。
【請求項１４】
実装基板の主表面に形成された多段のキャビティが少なくとも５段以上であり、前記多段のキャビティの最上段を第１のキャビティとしそれ以下の段を第２のキャビティ、第３のキャビティ、第４のキャビティとしたとき、第３のキャビティが光伝送路より小口径である別種の光伝送路の外形と略等しくかつ第４のキャビティが前記小口径の光伝送路のコアよりも大きくした請求項１３に記載の光通信用送受光モジュール。
【請求項１５】
実装基板の主表面に形成された多段のキャビティが少なくとも３段以上であり、前記多段のキャビティの最上段を第１のキャビティとしその下段を第２のキャビティとしたとき、第１のキャビティが光伝送路の外形と略等しくかつ第２のキャビティが前記光伝送路より小口径である別種の光伝送路の外形と略等しくした請求項１に記載の光通信用送受光モジュール。
【請求項１６】
実装基板の主表面に形成された多段のキャビティが少なくとも３段以上であり、前記多段のキャビティに外形の異なる少なくとも２つ以上の光学素子を搭載する請求項１に記載の光通信用送受光モジュール。
【請求項１７】
実装基板が実装基板の主表面に形成される多段のキャビティの最多段数より少なくとも１つ以上多い層数からなる積層セラミック基板である請求項１に記載の光通信用送受光モジュール。
【請求項１８】
実装基板の主表面に形成された多段のキャビティの底面となるセラミック層が粉体焼成あるいは粉体焼成および機械加工によりなる積層セラミック基板である請求項１７に記載の光通信用送受光モジュール。
【請求項１９】
実装基板の主表面に形成された多段のキャビティの最下段となるセラミック層の層厚が発光素子または受光素子の厚さと略等しくした請求項１７に記載の光通信用送受光モジュール。
【請求項２０】
発光素子または受光素子を制御するための半導体素子を、前記発光素子または受光素子と同様な実装基板の主表面に形成された多段のキャビティに実装する請求項１に記載の光通信用送受光モジュール。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は光軸調整の簡単化を実現でき、なおかつ全体の小型化・低背化を実現することができる光通信用送受光モジュールに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来の光通信用送受光モジュールを含むパッケージの全体像を図１７に示す。
【０００３】
固定治具２により固定された光伝送路１と、パッケージ２１に封入されてさらにプリント配線基板３４上に実装された送信用ＣＡＮパッケージ２４と受信用ＣＡＮパッケージ２５とから全体が構成されている。
【０００４】
前記固定治具２と、前記パッケージ２１のアダプタ部２１ａとは嵌め込み構造になっており、この嵌め込み構造により前記光伝送路１と、前記送信用ＣＡＮパッケージ２４または受信用ＣＡＮパッケージ２５との光軸合わせをする。
【０００５】
パッケージ２１に封入しているプリント配線基板３４を図１８に示す。前記送信用ＣＡＮパッケージ２４と、受信用ＣＡＮパッケージ２５と、半導体素子５と、受動部品２６とをプリント配線基板３４に実装している。
【０００６】
このプリント配線基板３４を送信用ＣＡＮパッケージ２４と受信用ＣＡＮパッケージ２５の中心軸を含む断面図を図１９に示す。送信用ＣＡＮパッケージ２４は、発光素子２９を内部に実装し気密封止材３３にて気密封止している。さらに前記送信用ＣＡＮパッケージ２４はレンズ、窓等の光学素子２７を搭載した構造となっている。この送信用ＣＡＮパッケージ２４に封入された前記発光素子２９から出力された光は、送信用ＣＡＮパッケージ２４に搭載された光学素子２７を透過して、前記嵌め込み構造により光軸合わせされた光伝送路１に入射して、信号を送信する。
【０００７】
同様に、受信用ＣＡＮパッケージ２５は、受光素子３０を内部に実装し気密封止材３３にて気密封止している。さらに前記受信用ＣＡＮパッケージ２５はレンズ、窓等の光学素子２８を搭載した構造となっている。前記嵌め込み構造により光軸合わせされた受信側光伝送路１から出力された光は、前記受信用ＣＡＮパッケージ２５に搭載された前記光学素子２８を透過して前記受光素子３０に照射して信号を受信する。
【０００８】
なお、この出願に関する先行技術文献情報としては、例えば、特許文献１が知られている。
【０００９】
【特許文献１】
特開平１１−３４５９８７号公報
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら上記の構成では、発光素子２９または受光素子３０と光学素子２７、２８の光軸合わせはＣＡＮパッケージに依存して、さらにＣＡＮパッケージに位置決めされた発光素子２９または受光素子３０、光学素子２７、２８と光伝送路１との光軸合わせは固定治具２とパッケージ２１のアダプタ部２１ａの嵌め込み構造に依存するため、光軸合わせをそれぞれ別に行わなければいけないという課題がある。
【００１１】
また、ＣＡＮパッケージをプリント配線基板３４上に実装することから、送信用ＣＡＮパッケージ２４、受信用ＣＡＮパッケージ２５の大きさにより小型化・低背化に限界があるという課題もある。
【００１２】
本発明は上記の課題を克服するためになされたもので、発光素子とレンズと光伝送路との光軸合わせの基準を一元化することにより光軸合わせの簡単化を実現して、さらにＣＡＮパッケージを使わないことにより小型化・低背化を実現した光通信用送受光モジュールを提供することを目的としている。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
本発明の光通信用送受光モジュールは、多段のキャビティを有した実装基板を用いることで、発光素子と光学素子と光伝送路の端面とを多段のキャビティに当て嵌めて位置合わせをすることで、多段のキャビティによる一元化された光軸合わせを実現することが可能となる。
【００１４】
また実装基板上の多段のキャビティ内に発光素子または受光素子を当て嵌め光学素子により気密封止することにより、ＣＡＮパッケージを不要とすることで小型化・低背化を実現することが可能となる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
本発明の請求項１に記載の発明は、発光素子と受光素子と光電気変換回路の構成要素である半導体素子とを主表面に実装するための基板であり、かつ光伝送路と光学的に結合するための光学素子を搭載するための基板であり、なおかつ内部の薄膜配線のパターニングから光電気変換回路の構成要素である受動部品を形成している基板を実装基板として、前記実装基板の主表面に多段のキャビティを形成したことを特徴とする光通信用送受光モジュールであり、前記発光素子または受光素子と前記光学素子および光伝送路の位置合わせの簡素化を実現できる。
【００１６】
本発明の請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、実装基板の主表面に形成された多段のキャビティに光伝送路を突合せて発光素子または受光素子と光学素子との光軸が略一致することを可能とするもので、前記発光素子または受光素子と前記光学素子と前記光伝送路の光軸合わせの簡素化を実現できる。
【００１７】
本発明の請求項３に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、光伝送路がプラスチックファイバまたはプラスチッククラッドファイバであり、各々の光伝送路のコア径が十分に大きいので、どちらの光伝送路でも発光素子から出力された光を光伝送路に入射することを簡単にし、光軸合わせの簡素化を実現できる。
【００１８】
本発明の請求項４に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、発光素子または受光素子がＬＥＤ、ＬＤ、ＰＤのいずれか１つの光半導体素子であることで、光電気変換を簡単にすることを可能とする。
【００１９】
本発明の請求項５に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、屈折型レンズを用いることにより、送信側の光学系では発光素子から出力された光を集光して高効率に送信側の光伝送路に入射することを可能とし、または受信側の光学系では受信側の光伝送路から出力された光を集光して高効率に受光素子に照射することを可能とする。
【００２０】
本発明の請求項６に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、回折型レンズを用いることにより、送信側の光学系では発光素子から出力された光を集光して高効率に送信側の光伝送路に入射することを可能とし、または受信側の光学系では受信側の光伝送路から出力された光を集光して高効率に受光素子に照射することを可能とし、かつ前記回折型レンズの焦点距離を短くして前記発光素子または受光素子と前記光伝送路との距離を近づけることを可能とする。
【００２１】
本発明の請求項７に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、光学的絞りを用いることにより、送信側の光学系では発光素子から出力された光のうち余計な光を除去して送信側の光伝送路に入射することを可能とし、または受信側の光学系では受信側の光伝送路から出力された光のうち余計な光を除去して受光素子に照射することを可能とする。
【００２２】
本発明の請求項８に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、光学素子で発光素子または受光素子を気密封止することで部品点数を減らし、構造の簡素化を実現する。
【００２３】
本発明の請求項９に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、ガラスにより光学素子を多段のキャビティに気密封止することで、気密封止される発光素子または受光素子の動作を安定にし、前記発光素子または受光素子の経年変化を抑えることを可能とする。
【００２４】
本発明の請求項１０に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、樹脂により光学素子を多段のキャビティに気密封止することで、気密封止される発光素子または受光素子の動作を安定にし、前記発光素子または受光素子の経年変化を抑えることを可能とし、かつ気密封止時の作業の簡単化を可能とする。
【００２５】
本発明の請求項１１に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、はんだにより光学素子を多段のキャビティに気密封止することで、気密封止される発光素子または受光素子の動作を安定にし、前記発光素子または受光素子の経年変化を抑えることを可能とし、請求項９に記載のガラスによる気密封止と違い気密封止する光学素子にコバールガラスを不要とすることを可能とする。
【００２６】
本発明の請求項１２に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、実装基板の主表面に形成された多段のキャビティを２段以上にし、前記多段のキャビティの最上段と前記最上段に搭載する光学素子の外形を光伝送路の外形と略等しくすることで、最上段だけで前記光学素子と前記光伝送路を位置合わせすることを可能とする。
【００２７】
本発明の請求項１３に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、実装基板の主表面に形成された多段のキャビティを３段以上にすることで、前記多段のキャビティの最上段とその１つ下の段との２段で光伝送路のコアを積層セラミック基板や光素子等に接触させ傷付けること無く前記光伝送路を位置合わせすることを可能とする。
【００２８】
本発明の請求項１４に記載の発明は、請求項１３に記載の発明において、実装基板の主表面に形成された多段のキャビティを５段以上にすることで、前記多段のキャビティの最上段より２つ下の段と３つ下の段との２段で請求項１３の光伝送路より小口径である別種の光伝送路のコアを積層セラミック基板や光素子等に接触させ傷付けること無く前記光伝送路を位置合わせすることを可能とする。
【００２９】
本発明の請求項１５に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、実装基板の主表面に形成された多段のキャビティを３段以上にすることで、前記多段のキャビティの最上段と、その下の段で外形の異なる２種以上の光伝送路を位置合わせすることを可能とする。
【００３０】
本発明の請求項１６に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、実装基板の主表面に形成された多段のキャビティを３段以上にすることで、前記多段のキャビティの最上段に光伝送路もしくは光伝送路と光学素子を搭載し、残る多段で外形の異なる少なくとも２つ以上の光学素子を位置合わせすることを可能とする。
【００３１】
本発明の請求項１７に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、多段のキャビティの最多段数より少なくとも１つ以上多い層数からなる積層セラミック基板を実装基板とすることにより、各々のセラミック層に所定の位置に貫通孔を空けて重ね合わせて多段のキャビティを形成することができ、多段のキャビティ形成の簡単化を可能とする。
【００３２】
本発明の請求項１８に記載の発明は、請求項１７に記載の発明において、実装基板の主表面に形成された多段のキャビティの底面となるセラミック層を粉体焼成あるいは粉体焼成および機械加工により作製することで、実装基板全体の機械的強度を高くすることが可能となる。
【００３３】
本発明の請求項１９に記載の発明は、請求項１７に記載の発明において、実装基板の主表面に形成された多段のキャビティの最下段となるセラミック層の層厚を発光素子または受光素子の厚さと略等しくすることで、前記発光素子または受光素子の位置合わせの簡単化を可能とし、かつ前記発光素子または受光素子から最下段への電気回路的接続のためのワイヤーボンディングの簡単化を可能とする。
【００３４】
本発明の請求項２０に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、実装基板の主表面に形成された多段のキャビティに当て嵌めることで、発光素子または受光素子を制御するための光電気回路の構成要素である半導体素子の実装の簡単化を可能とする。
【００３５】
（実施の形態１）
図１および図２は本発明の第１の実施の形態による光通信用送受光モジュールであり、図３は図１または図２の光通信用送受光モジュールの断面図である。
【００３６】
図１は、少なくとも２つ以上多段のキャビティ３を形成し、また光電気変換回路の構成要素である半導体素子５として電気から光あるいは光から電気に変換するＩＣを実装した積層セラミック基板を実装基板６とし、光伝送路用固定治具２により２芯の光伝送路１を固定し、この２芯の光伝送路１を実装基板６上の前記多段のキャビティ３に突合わせた光通信用送受光モジュールである。このとき多段のキャビティ３の最上段は、前記光伝送路１と略等しい形をしており、さらにこの最上段には前記光伝送路１と外形が略等しい屈折型レンズ、回折型レンズ、光学的絞り、窓等の光学素子４を搭載している。
【００３７】
前記多段のキャビティ３の最上段により、前記光伝送路１と前記光学素子４を位置合わせするため、図１のように光伝送路１と多段のキャビティ３の最上段と光学素子４と外形を略等しくしているが、光伝送路１の位置合わせが一意的に決定されるならば多段のキャビティ３と光学素子は図２のように正方形もしくは三角形等の他の形でも構わない。
【００３８】
図１または図２の光通信用送受光モジュールの断面図を図３に示す。実装基板６である積層セラミック基板の内層には、薄膜配線１２とビアホール１３と、光電気変換回路の構成要素であるコイル、コンデンサ、抵抗等の受動部品１１を形成している。また実装基板６の主表面に形成された多段のキャビティ３は少なくとも２段以上であり、最下段には発光素子８または受光素子９を実装し、最上段には光学素子４が搭載されガラス、樹脂、はんだ等の気密封止材１０によって気密封止しており、光学素子４のすぐ上に接触するように光伝送路１を突合わせている。
【００３９】
図３に示す例では発光素子８、受光素子９としてＬＥＤチップとＰＤチップを実装し、光学素子４として回折型レンズ４ａとガラス窓４ｂを搭載し、光伝送路１としてプラスチッククラッドファイバを多段のキャビティ３に突合わせている。また図３に示す例では前記ＬＥＤチップ表面またはＰＤチップ表面から次上段へのワイヤーボンディングにより電気回路的な接続をするため、多段のキャビティ３を３段としている。
【００４０】
図１６（ａ）に示すように実装基板６上の多段のキャビティ３に形成した電極５１とこのキャビティ３に当て嵌めた発光素子８を金線からなるワイヤー５２で接続している。図１６（ｂ）に図１６（ａ）の斜視図を示している。このようにワイヤーボンディングをするときにボンディング先端部の逃がしを形成した溝部分に電極５１を形成し電気回路的な接続をすることで、２段からなる多段のキャビティ３でも同等の光学系を得ることが可能である。
【００４１】
この光通信用送受光モジュールにおいて、発光素子８から出力された光は回折型レンズ４ａを通して集光して送信側の光伝送路１に入射され、また受光側の光伝送路１からの光はガラス窓４ｂを透過して受光素子９に照射される光学系となっており、発光素子８または受光素子９と回折型レンズ４ａまたはガラス窓４ｂと光伝送路１を１つの多段のキャビティ３で位置合わせをすることで、送信側・受信側光学系の光軸合わせの簡単化を実現している。
【００４２】
この光通信用送受光モジュールの作製において、実装基板６である積層セラミック基板の積層数を多段のキャビティ３の段数より少なくとも１つ以上多くしているため、多段のキャビティ３を各々のセラミック層に所定の位置に貫通孔を空けて重ねることで、多段のキャビティ３を形成することを可能としている。また実装基板６の主表面に形成された多段のキャビティ３の最下段となるセラミック層の層厚を発光素子８または受光素子９の厚さと略等しくすることで、前記発光素子８または受光素子９の位置合わせの簡素化を可能として、かつ発光素子８または受光素子９の表面からワイヤーボンディングしやすくしている。また実装基板６の主表面に形成された多段のキャビティ３の底面となるセラミック層を粉体焼成あるいは粉体焼成および機械加工により作製することで、実装基板６全体の機械的強度を高くしている。
【００４３】
（実施の形態２）
図４および図５は本発明の第２の実施の形態による光通信用送受光モジュールであり、図６は図４または図５の光通信用送受光モジュールの断面図である。
【００４４】
図４は、図１が示す前記第１の実施の形態と多段のキャビティ３の構成が異なるが、それ以外は全く同じ構造である。多段のキャビティ３の最上段は、光伝送路１と略等しい形をしており、さらに最上段の１つ下の段には屈折型レンズ、回折型レンズ、光学的絞り、窓等の光学素子４を搭載している。前記多段のキャビティ３の最上段により、前記光伝送路１を位置合わせするため、図４のように光伝送路１と多段のキャビティ３の最上段と外形を略等しくしているが、光伝送路１の位置合わせが一意的に決定されるならば多段のキャビティ３と光学素子４は図５のように正方形もしくは三角形等の他の形でも構わない。
【００４５】
図４または図５の光通信用送受光モジュールの断面図を図６に示す。実装基板６である積層セラミック基板の内層には、薄膜配線１２とビアホール１３と、光電気変換回路の構成要素であるコイル、コンデンサ、抵抗等の受動部品１１を形成している。また実装基板６の主表面に形成された多段のキャビティ３は少なくとも３段以上であり、最下段には発光素子８または受光素子９を実装し、最上段には光伝送路１を突合わせて、最上段から１つ下の段には光学素子４が搭載されガラス、樹脂、はんだ等の気密封止材１０によって気密封止している。
【００４６】
図６に示す例では発光素子８、受光素子９としてＬＥＤチップとＰＤチップを実装し、光学素子４として回折型レンズ４ａとガラス窓４ｂを搭載し、光伝送路１としてプラスチッククラッドファイバを多段のキャビティ３に突合わせている。また図６に示す例では前記発光素子８の表面または受光素子９の表面から次上段へのワイヤーボンディングにより電気回路的な接続をするため、多段のキャビティ３を４段としているが、図１６（ａ）（ｂ）に示す例のようにワイヤーボンディングを最下段に電気回路的な接続をすることで、３段からなる多段のキャビティ３でも同等の光学系を得ることが可能である。
【００４７】
この光通信用送受光モジュールにおいて、発光素子８から出力された光は回折型レンズ４ａを通して集光して送信側の光伝送路１に入射され、また受光側の光伝送路１からの光はガラス窓４ｂを透過して受光素子９に照射される光学系となっており、発光素子８または受光素子９と回折型レンズ４ａまたはガラス窓４ｂと光伝送路１を１つの多段のキャビティ３で位置合わせをすることで、送信側・受信側光学系の光軸合わせの簡素化を実現しており、かつ前記光学素子４と前記光伝送路１が接触していないので磨耗による特性劣化の回避を実現している。
【００４８】
この光通信用送受光モジュールの作製において、前記第１の実施の形態と全く同じであるので、ここでは省略する。
【００４９】
（実施の形態３）
図７および図８は本発明の第３の実施の形態による光通信用送受光モジュールであり、図９と図１０は図７または図８の光通信用送受光モジュールの断面図である。
【００５０】
図７は、図１が示す前記第１の実施の形態と多段のキャビティ３の構成が異なるが、それ以外は全く同じ構造である。多段のキャビティ３の最上段を第１のキャビティ、最上段より１つ下がるごとに第２のキャビティ、第３のキャビティと呼び、第１のキャビティは光伝送路１と略等しい形をしており、第２のキャビティは前記光伝送路１より小口径である光伝送路１と略等しい形をしており、第３のキャビティには屈折型レンズ、回折型レンズ、光学的絞り、窓等の光学素子４を搭載している。前記第１または第２のキャビティにより、前記光伝送路１と前記光学素子４を位置合わせするため、図７のように光伝送路１と前記第１または第２のキャビティと外形を略等しくしているが、前記光伝送路１の位置合わせが一意的に決定されるならば多段のキャビティ３と光学素子４は図８のように正方形もしくは三角形等の他の形でも構わない。
【００５１】
図７または図８の光通信用送受光モジュールの断面図を図９または図１０に示す。実装基板６である積層セラミック基板の内層には、薄膜配線１２とビアホール１３と、光電気変換回路の構成要素であるコイル、コンデンサ、抵抗等の受動部品１１を形成している。また実装基板６の主表面に形成された多段のキャビティ３は少なくとも４段以上であり、最下段には発光素子８または受光素子９を実装し、第１または第２のキャビティには光伝送路１を突合わせて、第３のキャビティには光学素子４が搭載されガラス、樹脂、はんだ等の気密封止材１０によって気密封止している。図９に示す例では発光素子８、受光素子９としてＬＥＤチップとＰＤチップを実装し、光学素子４として回折型レンズ４ａとガラス窓４ｂを搭載し、光伝送路１としてプラスチッククラッドファイバ１４を多段のキャビティ３に突合わせている。
【００５２】
また図９に示す例では前記ＬＥＤチップ表面またはＰＤチップ表面から次上段へのワイヤーボンディングにより電気回路的な接続をするため、多段のキャビティ３を５段としているが、図１６（ａ）（ｂ）に示す例のようにワイヤーボンディングを最下段に電気回路的な接続をすることで、４段からなる多段のキャビティ３でも同等の光学系を得ることが可能である。
【００５３】
また図１０に示す例では、図９と異なり光伝送路１としてプラスチックファイバ１５を用いているが、それ以外は同じであり、図９と図１０によりプラスチッククラッドファイバ１４、プラスチックファイバ１５と２種の光伝送路１に対応していることを示す。
【００５４】
この光通信用送受光モジュールにおいて、発光素子８から出力された光は回折型レンズ４ａを通して集光して送信側のプラスチッククラッドファイバ１４またはプラスチックファイバ１５に入射され、また受光側のプラスチッククラッドファイバ１４またはプラスチックファイバ１５からの光はガラス窓４ｂを透過して受光素子９に照射される光学系となっており、発光素子８または受光素子９と回折型レンズ４ａまたはガラス窓４ｂとプラスチッククラッドファイバ１４またはプラスチックファイバ１５を１つの多段のキャビティ３で位置合わせをすることで、送信側・受信側光学系の光軸合わせの簡素化を実現しており、かつ２種の光伝送路１との光軸合わせの簡素化を実現している。
【００５５】
この光通信用送受光モジュールの作製において、前記第１の実施の形態と全く同じであるので、ここでは省略する。
【００５６】
（実施の形態４）
図１１および図１２は本発明の第４の実施の形態による光通信用送受光モジュールであり、図１３と図１４は図１１または図１２の光通信用送受光モジュールの断面図である。
【００５７】
図１１は、図１が示す前記第１の実施の形態と多段のキャビティ３の構成が異なるが、それ以外は全く同じ構造である。多段のキャビティ３の最上段を第１のキャビティ、最上段より１つ下がるごとに第２のキャビティ、第３のキャビティ、第４のキャビティ、第５のキャビティと呼び、第１のキャビティは光伝送路１と略等しい形をしており、第２のキャビティは前記光伝送路１のコアより大きく、第３のキャビティは前記光伝送路１より小口径である光伝送路１と略等しい形をしており、第４のキャビティは前記小口径である光伝送路１のコアより大きく、第５のキャビティには屈折型レンズ、回折型レンズ、光学的絞り、窓等の光学素子４を搭載している。
【００５８】
前記光伝送路１と前記光学素子４を位置合わせするため、図１１のように光伝送路１と前記第１または第３のキャビティと外形を略等しくしているが、前記光伝送路１の位置合わせが一意的に決定されるならば多段のキャビティ３と光学素子４は図１２のように正方形もしくは三角形等の他の形でも構わない。
【００５９】
図１１または図１２の光通信用送受光モジュールの断面図を図１３または図１４に示す。実装基板６である積層セラミック基板の内層には、薄膜配線１２とビアホール１３と、光電気変換回路の構成要素であるコイル、コンデンサ、抵抗等の受動部品１１を形成している。また実装基板６の主表面に形成された多段のキャビティ３は少なくとも５段以上であり、最下段には発光素子８または受光素子９を実装し、第１または第３のキャビティには光伝送路１を突合わせて、第５のキャビティには光学素子４が搭載されガラス、樹脂、はんだ等の気密封止材１０によって気密封止している。
【００６０】
図１３に示す例では発光素子８、受光素子９としてＬＥＤチップとＰＤチップを実装し、光学素子４として回折型レンズ４ａとガラス窓４ｂを搭載し、光伝送路１としてプラスチッククラッドファイバ１４を多段のキャビティ３に突合わせている。
【００６１】
また図１３に示す例では前記発光素子８の表面または受光素子９の表面から次上段へのワイヤーボンディングにより電気回路的な接続をするため、多段のキャビティ３を６段としているが、図１６（ａ）（ｂ）に示す例のようにワイヤーボンディングを最下段に電気回路的な接続をすることで、５段からなる多段のキャビティ３でも同等の光学系を得ることが可能である。
【００６２】
また図１４に示す例では、図１３と異なり光伝送路１としてプラスチックファイバ１５を用いているが、それ以外は同じであり、図１３と図１４によりプラスチッククラッドファイバ１４、プラスチックファイバ１５と２種の光伝送路１に対応していることを示す。
【００６３】
この光通信用送受光モジュールにおいて、発光素子８から出力された光は回折型レンズ４ａを通して集光して送信側のプラスチッククラッドファイバ１４またはプラスチックファイバ１５に入射され、また受光側のプラスチッククラッドファイバ１４またはプラスチックファイバ１５からの光はガラス窓４ｂを透過して受光素子９に照射される光学系となっており、発光素子８または受光素子９と回折型レンズ４ａまたはガラス窓４ｂとプラスチッククラッドファイバ１４またはプラスチックファイバ１５を１つの多段のキャビティ３で位置合わせをすることで、送信側・受信側光学系の光軸合わせの簡素化を実現しており、かつ２種の光伝送路１の光軸合わせの簡素化を実現しており、かつ前記光学素子４と前記光伝送路１が接触していないので磨耗による特性劣化の回避を実現している。
【００６４】
この光通信用送受光モジュールの作製において、前記第１の実施の形態と全く同じであるので、ここでは省略する。
【００６５】
（実施の形態５）
図１５は本発明の第５の実施の形態による光通信用送受光モジュールの断面図であり、本発明の第５の実施の形態による光通信用送受光モジュールの斜視図は、図７または図８と同じである。
【００６６】
図１５は、実装基板６である積層セラミック基板の内層には、薄膜配線１２とビアホール１３と、光電気変換回路の構成要素であるコイル、コンデンサ、抵抗等の受動部品１１を形成している。また実装基板６の主表面に形成された多段のキャビティ３は少なくとも４段以上であり、多段のキャビティ３の最上段を第１のキャビティ、最上段より１つ下がるごとに第２のキャビティ、第３のキャビティと呼び、第１のキャビティには光伝送路１を突合わせて、第２と第３のキャビティには光学素子４が搭載されガラス、樹脂、はんだ等の気密封止材１０によって気密封止して、最下段には発光素子８または受光素子９を実装している。
【００６７】
図１５に示す例では発光素子８、受光素子９としてＬＥＤチップとＰＤチップを実装し、光学素子４として送信側では回折型レンズ４ａと光学的絞り４ｃを搭載し、受信側ではガラス窓４ｂを搭載し、光伝送路１としてプラスチッククラッドファイバ１４を多段のキャビティ３に突合わせている。
【００６８】
また図１５に示す例では前記ＬＥＤチップ表面またはＰＤチップ表面から次上段へのワイヤーボンディングにより電気回路的な接続をするため、多段のキャビティ３を５段としているが、図１６（ａ）（ｂ）に示す例のようにワイヤーボンディングを最下段に電気回路的な接続をすることで、４段からなる多段のキャビティ３でも同等の光学系を得ることが可能である。また図１５に示す例では、光伝送路１と光学素子４の接触を回避するため、第１のキャビティに光伝送路１、第２のキャビティに光学素子４を位置合わせしているが、第１のキャビティに光伝送路１と光学素子４を位置合わせすることで、多段のキャビティ３の段を１つ少なくすることが可能である。
【００６９】
この光通信用送受光モジュールにおいて、発光素子８から出力された光は回折型レンズ４ａを通して集光して光学的絞り４ｃによって余計な光を除去して送信側の光伝送路１に入射され、また受光側の光伝送路１からの光はガラス窓４ｂを透過して受光素子９に照射される光学系となっており、発光素子８または受光素子９と回折型レンズ４ａと光学的絞り４ｃまたはガラス窓４ｂと光伝送路１を１つの多段のキャビティ３で位置合わせをすることで、光学素子４の数に関わらず送信側・受信側光学系の光軸合わせの簡素化を実現している。
【００７０】
この光通信用送受光モジュールの作製において、前記第１の実施の形態と全く同じであるので、ここでは省略する。
【００７１】
【発明の効果】
以上のように本発明によれば、光伝送路と光学素子と発光素子または受光素子の一元的な光軸合わせが可能となり、かつ光通信用送受光モジュールの小型化・低背化が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態による光通信用送受光モジュールの斜視図
【図２】本発明の第１の実施の形態による光通信用送受光モジュールの斜視図
【図３】本発明の第１の実施の形態による光通信用送受光モジュールの断面図
【図４】本発明の第２の実施の形態による光通信用送受光モジュールの斜視図
【図５】本発明の第２の実施の形態による光通信用送受光モジュールの斜視図
【図６】本発明の第２の実施の形態による光通信用送受光モジュールの断面図
【図７】本発明の第３の実施の形態による光通信用送受光モジュールの斜視図
【図８】本発明の第３の実施の形態による光通信用送受光モジュールの斜視図
【図９】本発明の第３の実施の形態による光通信用送受光モジュールの断面図
【図１０】本発明の第３の実施の形態による光通信用送受光モジュールの断面図
【図１１】本発明の第４の実施の形態による光通信用送受光モジュールの斜視図
【図１２】本発明の第４の実施の形態による光通信用送受光モジュールの斜視図
【図１３】本発明の第４の実施の形態による光通信用送受光モジュールの断面図
【図１４】本発明の第４の実施の形態による光通信用送受光モジュールの断面図
【図１５】本発明の第５の実施の形態による光通信用送受光モジュールの断面図
【図１６】（ａ）多段のキャビティにおけるワイヤーボンディングの上面図
（ｂ）多段のキャビティにおけるワイヤーボンディングの斜視図
【図１７】従来の光通信用送受光モジュールを含むパッケージの斜視図
【図１８】従来の光通信用送受光モジュールの斜視図
【図１９】従来の光通信用送受光モジュールの断面図
【符号の説明】
１  光伝送路
２  固定治具
３  多段のキャビティ
４  光学素子
４ａ  回折型レンズ
４ｂ  ガラス窓
４ｃ  光学的絞り
５  半導体素子
６  実装基板
７  リードフレーム
８  発光素子
９  受光素子
１０  気密封止材
１１  受動部品
１２  薄膜配線
１３  ビアホール
１４  プラスチッククラッドファイバ
１５  プラスチックファイバ
２１  パッケージ
２１ａ  アダプタ部
２２  送信用多段のキャビティ
２３  受信用多段のキャビティ
２４  送信用ＣＡＮパッケージ
２５  受信用ＣＡＮパッケージ
２６  受動部品
２７  レンズ
２８  ガラス窓
２９  発光素子
３０  受光素子
３１  ステム
３２  はんだ
３３  気密封止材
３４  プリント配線基板
３５  リード配線
５１  電極
５２  ワイヤー
【図１】
2004163655.tif 000003
【図２】
2004163655.tif 000004
【図３】
2004163655.tif 000005
【図４】
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【図５】
2004163655.tif 000007
【図６】
2004163655.tif 000008
【図７】
2004163655.tif 000009
【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
2004163655.tif 000013
【図１２】
2004163655.tif 000014
【図１３】
2004163655.tif 000015
【図１４】
2004163655.tif 000016
【図１５】
2004163655.tif 000017
【図１６】
2004163655.tif 000018
【図１７】
2004163655.tif 000019
【図１８】
2004163655.tif 000020
【図１９】
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