(57)【要約】【課題】高い精度の部品等を必要とせず、構造が簡単で、組み付けが容易に行え、しかも小型化が可能は光モジュールを得ることにある。【解決手段】受発光素子４を実装する第１の面５と、受発光素子駆動用半導体素子８を実装する第２の面６と、光ファイバ３を収容するＶ溝２を有するマウント１を有し、前記第１の面５とＶ溝２とが直交した状態で、Ｖ溝２の端面２ａが第１の面５に臨んで配され、前記第２の面６に形成された凹部７に受発光素子駆動用半導体素子８を実装すると共に、マウント１表面に配設された電極１１、１２、１３を介して前記受発光素子４または受発光素子駆動用半導体素子８が電気的に接続されており、受発光素子駆動用半導体素子８をマウント１の輪郭の外方に突出しないようにした光モジュール。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
受発光素子が実装される第１の面と、受発光素子駆動用半導体素子が実装される第２の面と、光ファイバが収容されるＶ溝または通孔を有するマウントを具備する光モジュールであって、
前記第１の面とＶ溝または通孔とが直交した状態で、Ｖ溝または通孔の開口が第１の面に臨んでおり、
前記第２の面に凹部が形成され、この凹部内に受発光素子駆動用半導体素子が実装され、
マウント表面には電極が設けられ、この電極によって前記受発光素子または受発光素子駆動用半導体素子が電気的に接続されるとともに機械的に接合され、
受発光素子駆動用半導体素子がマウントの輪郭よりも外方に突出していないことを特徴とする光モジュール。
【請求項２】
前記受発光素子駆動用半導体素子の実装が、受発光素子駆動用半導体素子の電極と、マウント表面に配設した電極とを導電機能と固定機能とを有する部材によって固定して行われることを特徴とする請求項１記載の光モジュール。
【請求項３】
前記受発光素子駆動用半導体素子の実装が、受発光素子駆動用半導体素子の電極を、マウント表面に配設した電極にワイヤボンディングで接続することによって行われることを特徴とする請求項１記載の光モジュール。
【請求項４】
前記マウントの第１の面と第２の面が直接交わっていることを特徴とする請求項１項に記載の光モジュール。
【請求項５】
マウントに実装された受発光素子および受発光素子駆動用半導体素子が、合成樹脂で被覆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６】
受発光素子と受発光素子駆動用半導体素子と光ファイバとが、それぞれ複数アレイ状に配されたものであることを特徴とする請求項１項に記載の光モジュール。
【請求項７】
請求項１ないし６のいずれか１項に記載の光モジュールにおける受発光素子として発光素子を用いた発光モジュールと、請求項１ないし６のいずれか１項に記載の光モジュールにおける受発光素子として受光素子を用いた受光モジュールとを、それぞれ光ファイバの両端に配設したことを特徴とする一方向光伝送モジュール。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、光ファイバ、受発光素子および受発光素子駆動用半導体素子を実装した光モジュールに関し、光モジュールの小型化が可能になるようにしたものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、この種の光モジュールに関するものとして、特開２００１−１３５８３３号公報に開示のものがある。このものは、受光素子を一度サブマウントに固定し、そのサブマウントをＶ溝に固定する構造のものである。このＶ溝による受発光素子とファイバの結合の基本的な構造は、シリコン基板に異方性エッチングによりＶ溝加工を施したものと、サブマウントに固定した受発光素子を準備し、そして、この２つの部品を一つの基板上に精度良く設置するものである。また、一つのシリコン基板自体にＶ溝部分と、素子を載せる台となる部分やサブマウントを置く凹部を持たせた例も提案されている。
【０００３】
さらに、特開２００１−１５９７２４号公報および特開２０００−３４７０７２号公報には、光ファイバを通すための貫通孔を有するプラットフォーム（マウント）を用い、この貫通孔が開口している面に電極を設け、この電極に受発光素子を固定するものが開示されている。
また、これらは、このままで基板に実装されることはなく、例えば特開平８−１５５７２号公報などに開示されているように、密閉されたパッケージに封入される。
【０００４】
しかしながら、特開２００１−１３５８３３号公報に開示されているものにあっては、Ｖ溝、サブマウントなどの個別に分かれた部品を一つの基板上に光軸ずれがないよう精度良く配置する必要があるために、実装の際に厳しい精度が要求される。さらに、特に高さ方向である厚みに精度が要求されるため、個々の部品自体にも高い精度が要求される。
【０００５】
また、Ｖ溝部分は、純粋に光ファイバを固定する目的にのみにしか使用出来ず、配線以外の電気的な回路機能を持たせることは出来ない。そのため、半導体部品などの必要な電気回路は、別途付設せしめる必要があり、配線長が長くなり、実装面積を大きくすることとなっていた。
さらにまた、Ｖ溝はシリコンを異方性エッチングして形成しているので、材料が限定されるという問題があった。
【０００６】
一方、上記特開２００１−１５９７２４号公報に開示されているものにあっても、駆動用の電子部品を離れたところに置く必要があるため、電子部品への配線長が長くなったり、実装面積が大きくなっていた。そして、これらをパッケージすると、さらに大きな寸法となってしまうという不都合があった。
【０００７】
【特許文献１】
特開２００１−１３５８３３号公報
【特許文献２】
特開２００１−１５９７２４号公報
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
よって、本発明における課題は、高い精度の部品等を必要とせず、構造が簡単で、組み付けが容易に行え、しかも小型化が可能は光モジュールを得ることにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
かかる課題を解決するため、
請求項１に係わる発明として、受光素子または発光素子（以下、受発光素子と言う）が実装される第１の面と、受発光素子駆動用半導体素子が実装される第２の面と、光ファイバが収容されるＶ溝または通孔を有するマウントを具備する光モジュールであって、
前記第１の面とＶ溝または通孔とが直交した状態で、Ｖ溝または通孔の開口が第１の面に臨んでおり、
前記第２の面に凹部が形成され、この凹部内に受発光素子駆動用半導体素子が実装され、
マウント表面には電極が設けられ、この電極によって前記受発光素子または受発光素子駆動用半導体素子が電気的に接続されるとともに機械的に接合され、
受発光素子駆動用半導体素子がマウントの輪郭よりも外方に突出していないことを特徴とする光モジュールとしたものである。
【００１０】
請求項２に係わる発明として、前記受発光素子駆動用半導体素子の実装が、受発光素子駆動用半導体素子の電極と、マウント表面に配設した電極とを導電機能と固定機能とを有する部材によって固定して行われることを特徴とする請求項１記載の光モジュールとしたものである。
【００１１】
請求項３に係わる発明として、前記受発光素子駆動用半導体素子の実装が、受発光素子駆動用半導体素子の電極を、マウント表面に配設した電極にワイヤボンディングで接続することによって行われることを特徴とする請求項１記載の光モジュールとしたものである。
【００１２】
請求項４に係わる発明として、前記マウントの第１の面と第２の面が直接交わっ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としたものである。
請求項５に係わる発明として、マウントに搭載された受発光素子および受発光素子駆動用半導体素子はその表面上を合成樹脂で被覆して保護してなることを特徴とする請求項１ないし請求項４のうちのいずれか１項に記載の光モジュールとしたものである。
【００１３】
請求項６に係わる発明として、受発光素子と受発光素子駆動用半導体素子と光ファイバとが、それぞれ複数アレイ状に配されたものであることを特徴とする請求項１項に記載の光モジュールとしたものである。
請求項７に係わる発明として、請求項１ないし６のいずれか１項に記載の光モジュールにおける受発光素子として発光素子を用いた発光モジュールと、請求項１ないし６のいずれか１項に記載の光モジュールにおける受発光素子として受光素子を用いた受光モジュールとを、それぞれ光ファイバの両端に配設したことを特徴とする一方向光伝送モジュールとしたものである。
【００１４】
【発明の実施の形態】
本発明の光モジュールの実施の形態について図面を参照して説明する。
図１および図２は、本発明の光モジュールの一例を示すもので、図１は、受発光素子、受発光素子駆動用半導体素子および光ファイバを実装する前のマウントの状態を示し、図２は、マウントに受発光素子、受発光素子駆動用半導体素子および光ファイバを実装した後の状態を示すものである。
【００１５】
この光モジュール１０は、略直方体状のマウント１から概略構成されている。このマウント１の下面には、光ファイバ３を枢要子、固定するためのＶ溝２が形成されている。なお、図面上の視認出来ないＶ溝２の奥方には、光ファイバ３の被覆部を保持するためやや大きな角溝が設けられている。
【００１６】
このＶ溝２は、マウント１の長手方向に延び、その先端はマウント１の第１の面５に臨んで開口しており、Ｖ溝２に収容、固定された光ファイバ３の先端がこの開口部臨むように配されている。上記第１の面５には受発光素子４が実装されている。また、マウント１の第１の面５に直交する第２の面６には凹部７が形成されている。この凹部７は、その平面形状が四角状のものであり、この凹部７の形成により、第２の面６には、前部突出部１ｃと後部突出部１ｄとが形成されている。凹部７の内部には受発光素子駆動用半導体素子８が実装されている。
【００１７】
このマウント１の寸法は、用途や搭載する素子によって適宜定められるが、大きくても数ｃｍ以下とされ、また光ファイバ３と受発光素子駆動用半導体素子８を収容、実装するため、厚さと幅は１ｍｍ以上とされ、長さは３ｍｍ以上とされことが望ましい。材料は、セラミックス、ガラス、合成樹脂あるいはシリコン等から適宜選択して使用して良い。
【００１８】
また、Ｖ溝２は、光ファイバ３のクラッドおよび被覆部を適切に保持出来るものであれば、これに限定されるものでなく、角形溝などの溝でも良い。また、溝に代えて、キャピラリ状の通孔でも良い。
【００１９】
また、図中符号１１、１２および１３は、前記受発光素子４や受発光素子駆動用半導体素子８を機械的に固定すると共に電気的に接続するための電極である。これらの電極は、例えば下層をニッケルで、表層を金で構成した２層構造のものが好ましく、メッキ、蒸着、スパッタリング等によって形成されたものである。
【００２０】
これらの電極のうち、電極１１は、第１の面５に実装される受発光素子４と凹部７に実装される受発光素子駆動用半導体素子８を接続するものであり、電極１２は、マウント１を別の基板に機械的に固定するためのものであり、電極１３は、凹部７でこれに実装される受発光素子駆動用半導体素子８と接続すると共に、後部突出部１ｄにおいて別の基板と機械的電気的に接続するものである。
【００２１】
上記受発光素子駆動用半導体素子８には、面発光型レーザの駆動用半導体素子や、ホトダイオードのトランスインピーダンスアンプなどが用いられる。この素子８には、信号伝送用、電源用などの複数の電極パッド８ａ、８ａ，８ａが表面に設けられていて、これら電極パッド８ａ、８ａ，８ａを凹部７に向けてバンプボンディング、導電性接着剤等で電気的かつ機械的に固定されている。なお、半導体素子の構造によっては半田付けを行う。また、必要に応じて、複数の半導体素子やチップ型電子部品も搭載する。
【００２２】
また、上記受発光素子４は、面発光型レーザ、ホトダイオードなどであり、その中央付近に受光部または発光部４ａを配し、その両側に電極パッド４ｂ、４ｂを配してなるものである。この受発光素子４は、前記電極パッド４ｂ、４ｂをバンプボンディングや導電性接着剤等でマウント１の第１の面５に配設されている電極１１に電気的かつ機械的に接続し、受発光部４ａが光ファイバ３の先端面に臨むように配置して、第１の面５に実装される。
【００２３】
これらの実装作業は、フリップチップボンダを使用することで好適に行うことが出来る。
なお、受発光素子４や受発光素子駆動用半導体素子８の電極パッドの配置パターンは、上記したほかにも種々の態様例があるので、マウント１に設けられる電極のパターンは実装する素子に応じて適宜選択して行うことが望ましい。
【００２４】
上述のようにして受発光素子４、受発光素子駆動用半導体素子８および光ファイバ３を実装、収容した光モジュール１０は、さらに図３に図示するように、実装後に生じている空隙や凹部７に合成樹脂Ｓを埋め込むとともに、受発光素子４が固定されている第１の面５および光ファイバ３が固定されているＶ溝２を合成樹脂Ｓで覆って保護することもできる。このような樹脂モールドされた光モジュール１０は、電極１２、１３を利用してこのままで基板（図示せず）に実装することが出来る。
【００２５】
図４は、マウントの他の例を示すもので、この例のマウント１では、前方突出部１ｃのＶ溝２の上方に位置する一部を凹部７と面一になるよう切除してＵ字状窓１４を形成し、受発光素子駆動用半導体素子８を搭載する凹部７と受発光素子を搭載する第１の面５とが直接交わるようになっている。
【００２６】
これによって、受発光素子４を固定する第１の面５が小さくなるが、受発光素子４を実装するのに支障がない場合には、受発光素子４と受発光素子駆動用半導体素子８との間の配線がより短くなるとともに、これらを接続する電極１１の曲折部分が少なくなり、電極１１の形成工程を簡便にすることが出来る。
【００２７】
図５は、受発光素子駆動用半導体素子８のマウント１への搭載方法の他の例を示すもので、この例では、受発光素子駆動用半導体素子８をその電極パッド８ａ、８ａ、８ａ、８ａが上面に表れた状態で、凹部７に配置して、受発光素子駆動用半導体素子８を金スズ共晶半田、接着剤、導電性接着剤等で第２の面６に固定したものである。
【００２８】
そして、受発光素子駆動用半導体素子８の電極パッド８ａ、８ａ、８ａ、８ａとマウント１上に配した各電極１１、１３との間をワイヤボンディング１６で電気的に接続したものである。この場合、マウント１側の電極１１、１２、１３の高さと受発光素子駆動用半導体素子８の電極パッド８ａ、８ａ、８ａ、８ａの高さとを同じ高さにしておくと、ボンディング作業を効率よく行うことができる。
【００２９】
さらに、マウント１として、図６に図示する形態のものを使用することで、受発光素子４を実装したあとでも光モジュールの強度が増大し、取り扱いが非常に容易になる。この例では、受発光素子４を実装する第１の面５を、マウント１の左右両側壁１ｆ、１ｇを前方に向け突出させることにより前方凹部１７を形成する。この前方凹部１７内に光ファイバ３の先端に臨むように受発光素子４を実装するようにしたものである。
【００３０】
ここで光ファイバ３の収容を通孔１８によって行う例を示してあるが、Ｖ溝にしても良いことは勿論である。そして、このように受発光素子４の実装を受発光素子駆動用半導体素子８の実装と同様に凹部内に配して行ったので、これらを実装後、図７に図示するように、凹部７および前方凹部１７を合成樹脂で埋めるようにして、直方体状のコンパクトな形状にでき、光ファイバ３の口出し部分を除いて、外的衝撃に強く、取り扱いが非常に容易な光モジュール１０を得ることが出来る。なお、光ファイバ３の口出し部分は、ストレインレリーフ用の樹脂を塗布して補強しておくと良い。
【００３１】
図８は、マウント１に複数の受光部ないし発光部を持つアレイ型受発光素子４、このアレイ型受発光素子に対応したアレイ型受発光素子駆動用半導体素子８および複数の光ファイバ、または多心テープ型光ファイバの端部を一本づづ分離した光ファイバ３−１、３−２、…、…、３−ｎをアレイ状に配列して一体化したアレイ型光モジュール３０とした例を示すものである。
この例のマウント１には、これらアレイ型受発光素子およびアレイ型受発光素子駆動用半導体素子に対応する複数の電極１１、１３が設けられていることは言うまでもない。そして、この光モジュール３０にあっては、多チャンネル光モジュ−ルとして有効に活用し得る。
【００３２】
以上の光モジュール１０にあっては、基板との接続については、マウント１の後部突出部１ｃ上の電極１３で行うものであるが、マウント１の他の面まで電極を延ばして、他の面で基板と接続してもよい。また、マウント１に貫通孔を穿孔して、該貫通孔を通して電極を接続してもよい。さらに、電極以外の部分を金属の膜で覆ったり、あるいは金属のパッケージを被せたり、金属パッケージに収容すると耐ノイズ特性が向上する。
【００３３】
また、光モジュール自体を直接基板に実装するのでなく、用途に応じた別のパッケージに収めるか、別の基板に一度実装してから本来の基板に実装したい場合でも、この光モジュール１０はモジュール自体が小さく形成されているので、これを実装する全体の寸法を抑えることが出来る。
【００３４】
図９は、この発明の光モジュールの応用例として一方向光伝送モジュールの例を示すものである。この一方向光伝送モジュール４０は、光送信モジュール４１と、光受信モジュール４２と、これらを接続する光ファイバ線路４３からなるものである。ここでの光送信モジュール４１は、上述の光モジュール１０における受発光素子４として発光素子を用いたものであり、光受信モジュール４２は同じく光モジュール１０における受発光素子４として受光素子を用いたものである。
【００３５】
また、他の応用例として、１個のマウント１に、発光素子と受光素子あるいはそれぞれのアレイおよび発光素子駆動用半導体素子と受光素子駆動用半導体素子をそれぞれ実装し、送信機能と受信機能とを併せ持った双方向用の光モジュールを作製し、この双方向用の光モジュールを２基光ファイバ線路で接続して双方向光伝送モジュールとすることもできる。
【００３６】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の光モジュールによれば、以下の効果を奏する。（ｉ）Ｖ溝または通孔を有する一つのマウントに光ファイバ、受発光素子および受発光素子駆動用半導体素子を実装し、しかもマウント自体が基板との接続の機能をを有しているので、光モジュールを非常に小型化することが出来る。
【００３７】
（ｉｉ）すべてパッシブアライメントで製造し得る構造になっているので、光強度を測定しながら調芯作業を行うことが無く、光ファイバとの接続部分の製造コストを大幅に削減出来る。
（ｉｉｉ）受発光素子駆動用半導体素子がマウントに実装されているため、配線長を短く出来、高周波特性を改善出来るとともに、光モジュール全体として小型化が実現出来る。
【００３８】
（ｉｖ）用途に応じてモジュールをそのままで基板に実装せずに、さらにパッケージやマウントを介して実装する場合でも、光モジュールそのもの自体が小型でコンパクトに形成されているため、全体の大きさ、寸法を小さくすることが出来る。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の光モジュールにおける受発光素子、受発光素子駆動用半導体素子および光ファイバを実装する前のマウントの一例を示す概略斜視図。
【図２】本発明の光モジュールにおけるマウントに受発光素子、受発光素子駆動用半導体素子および光ファイバを実装した後の概略斜視図。
【図３】マウントに受発光素子等を実装した後に残る空隙、凹部に合成樹脂を埋め込んだ状態を示す概略斜視図。
【図４】マウントの他の例を示す概略斜視図。
【図５】受発光素子駆動用半導体素子のマウントへの実装の他の形態を示す概略斜視図。
【図６】マウントの他の例を示す概略斜視図。
【図７】マウントへ受発光素子等を実装した後に残る空隙、凹部に合成樹脂を埋め込んだ状態を示す概略斜視図。
【図８】アレイ型受発光素子、アレイ型受発光素子駆動用半導体素子および複数の光ファイバまたはテープ型光ファイバをマウントにアレイ状に配列して一体化したアレイ型光モジュールの説明図。
【図９】本発明の光モジュールを使用した一方向光伝送モジュールの例を示す説明図。
【符号の説明】
１０…光モジュール、  １…マウント、  １ｃ…前部突出部、１ｄ…後部突出部、  １ｆ…左側壁、  １ｇ…右側壁、２…Ｖ溝、  ２ａ…Ｖ溝の端面、  ３…光ファイバ、  ４…受発光素子、４ａ…受発光部、  ４ｂ…受発光素子の電極パッド、  ５…第１の面、  ６…第２の面、  ７…凹部、  ８…受発光素子駆動用半導体素子、  １１、１２、１３…電極、  ３０…アレイ型光モジュール、４０…一方向光伝送モジュール、  ４１…送信モジュール、  ４２…受信モジュール、  Ｓ…合成樹脂
【図１】
2004317631.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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【図８】
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【図９】
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