(57)【要約】【課題】Ｓｉベンチの上に半導体レーザチップ、受光素子チップなどを実装した表面実装型の光送受信、光送信、光受信モジュールにおいて、送信部、受信部間あるいは複数の送信部間、複数の受信部間の電気的クロストークを減らすこと。【解決手段】Ｓｉベンチの裏面に絶縁基板を貼り付け、送信部、受信部の境界の適当な部位でＳｉベンチを切り込み絶縁基板にいたる分離溝を形成してＳｉベンチを介して流れる交流電流をなくすことによって送信部・受信部間の電気的クロストークを減らす。【選択図】　　　図２
2004020978.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
Ｓｉベンチと、Ｓｉベンチの上に設けられた一対の送信部・受信部、複数の送信部、複数の受信部、あるいは複数対の送信部・受信部と、Ｓｉベンチの裏面に接着された絶縁基板と、送信部・受信部間、送信部間、受信部間の境界線にそって絶縁基板にいたるまで切り欠かれた分離溝とを含むことを特徴とする光通信用素子。
【請求項２】
Ｓｉベンチに、光導波路よりなる外部との光インターフェイスが形成されていることを特徴とする請求項１に記載の光通信用素子。
【請求項３】
Ｓｉベンチに、Ｖ溝を形成して光ファイバよりなる外部との光インターフェイスが形成されていることを特徴とする請求項１に記載の光通信用素子。
【請求項４】
送信部が半導体レーザよりなることを特徴とする請求項１〜３の何れかに記載の光通信用素子。
【請求項５】
受信部が半導体受光素子よりなることを特徴とする請求項１〜４の何れかに記載の光通信用素子。
【請求項６】
送信部と受信部が送受すべき光の進行方向に関し左右対称に配置されたことを特徴とする請求項４または５に記載の光通信用素子。
【請求項７】
送信部と受信部が送受すべき光の進行方向に関し前後に配置されたことを特徴とする請求項４または５に記載の光通信用素子。
【請求項８】
ＳｉウエハにＶ溝、光導波路、メタライズパターンを設けた光通信用基板チップ部分を蒸着、エッチング、印刷によって多数製作し、Ｓｉウエハを切断してチップにし、光通信用Ｓｉベンチとし、送信部と受信部をＳｉベンチ上に搭載し、Ｓｉベンチ裏面に絶縁基板を貼り付け、送信部と受信部の境界にＳｉベンチの上面から絶縁基板の途中にいたるまでの分離溝を切り欠くことによりＳｉベンチを通る電気的クロストークをなくすようにした事を特徴とする光通信用素子の製造方法。
【請求項９】
あらかじめ絶縁基板を貼りつけたＳｉウエハにＶ溝、光導波路、メタライズパターンをエッチング、コーティング、蒸着によって作製し、送信部の実装部と受信部の実装部の境界にＳｉウエハ上面から絶縁基板の途中にいたるまでの分離溝を切り欠きＳｉウエハを切断しＳｉベンチのチップにしたことにより電気ストロークを低減したＳｉベンチの製造方法。
【請求項１０】
Ｓｉベンチを保持する絶縁基板をリードフレーム上に固定し、リードフレームと送信部、受信部素子、メタライズパターンをワイヤボンディングし、さらに光ファイバを固定し、全体を樹脂モールドすることを特徴とする請求項８または９に記載の光通信用素子の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体レーザや半導体受光素子を搭載して、光による信号の送受信を行うための光通信用基板とこれを用いた光通信器に関するものである。特に送信部と受信部の間の電気的クロストークを減少するようにした光通信用基板に関する。
【０００２】
【従来の技術】
▲１▼　高橋龍太、村上和也、須永義則、所武彦、小林雅彦、「ＳＦＦ光トランシーバ用光素子実装方法の検討」１９９９年電子情報通信学会エレクトロニクスソサイエティ大会、Ｃ−３−２８（１９９９）ｐ１３３
【０００３】
これは二本のＶ溝とメタライズパターン（電極パターン）を設けたＳｉベンチ（Ｓｉ基板）のメタライズパターンの上に送信用ＬＤと受信用ＰＤを設け、光ファイバをＶ溝に固定してＬＤ、ＰＤと突き合わせ光の交換ができるようにしたトランシーバ用（送受信モジュール）光素子である。
【０００４】
図９にその平面図、図１０に縦断面図を示す。矩形状のＳｉ基板２の後半部には絶縁膜３（ＳｉＯ２）が形成してあり、その上に送信用半導体レーザチップ（ＬＤ）４と、受信用受光素子（ＰＤ）チップ５が実装されている。Ｓｉ基板２の前半部６には２本の平行なＶ溝７、８が形成されている。Ｖ溝はＳｉ単結晶の異方性エッチングによって形成するので精度に優れる。Ｖ溝７、８には光ファイバ９、１０を挿入固定する。それぞれの光ファイバ９、１０の終端が半導体レーザチップ４、受光素子チップ５に対向するようになっている。半導体レーザチップ４の場合は図１０に示すように発光層２７と光ファイバ９が同一の高さに揃うようになっている。ＬＤ４の送信光は端面から出て光ファイバ９を伝搬し外部へ伝送される。外部の光ファイバから伝搬してきた受信光は光ファイバ１０を伝搬してＰＤ５の端面に入る。そのようなＰＤ５は端面入射型のものでなければならず、上面入射型や裏面入射型は使えない。
【０００５】
中心線に関して左右対称の位置にＬＤとＰＤがあり光ファイバとＬＤ、ＰＤチップは平行で必要なスペースを削減できる。そのようにＬＤ４とＰＤ５が並列に同一のＳｉベンチ２の上に実装されているから部品価格を低減し実装コストを下げ小型化できるという利点がある。
【０００６】
Ｓｉ基板は長さが５ｍｍ、幅が２．５ｍｍの矩形である。実際には光ファイバ、ＬＤ４、ＰＤ５等を透明樹脂で覆い、さらに固定用の樹脂でモールドしてプラスチックモールドパッケージのモジュールとする。
【０００７】
▲２▼　特開平１１−６８７０５号「双方向ＷＤＭ光送受信モジュール」はＳｉ基板の上にＳｉＯ２絶縁層を設け、さらにＹ型のＧｅＯ２−ＳｉＯ２／ＳｉＯ２光導波路を形成し、Ｙの下端に当たる部位にＰＤを、Ｙの右上端に当たる部位に光ファイバを繋ぎ、Ｙの左上端に当たる部分にＬＤを設け分岐部分には１．３μｍ光を選択反射し、１．５５μｍ光を選択透過するＷＤＭ（波長選択フィルタ）を設けたものを提案している。ＬＤから出た１．３μｍの送信光は光導波路を伝搬しＷＤＭで反射され光ファイバに入り外部へ伝送される。
【０００８】
光ファイバから伝搬してきた受信光は光導波路に入りＷＤＭを透過してＰＤに入り、そこで受信される。これもＰＤは端面入射型であり裏面入射型、上面入射型は使えない。これも送受信モジュールであるがＬＤとＰＤが左右対称でなく前後対称の位置に配置されている。
【０００９】
いずれもＳｉベンチを用い、その上にＬＤとＰＤを用いており、光導波路または光ファイバの光伝送路によって、それらの光素子を外部の光ファイバに連絡するような構造になっている。光の伝搬方向とチップ面、基板面が平行であるから光の伝搬は２次元的で必要なスペースが小さくてよく、小型、安価、低コストの光送受信モジュールとなりうる。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、それらのＬＤとＰＤを同一の狭い基板内に実装したＳｉ基板搭載型の小型低コスト光送受信モジュールは小型・安価・低コストである反面、送信部から受信部へノイズが入るという電気的クロストークの問題が新たに発生する。その原因は二つある。図１１に、図９、１０の並列型光送受信モジュールのＬＤ、ＰＤチップを横に切断した断面図を示し、それによって電気的クロストークの問題を説明しよう。
【００１１】
（１）メタライズパターン２０、２４とＳｉ基板２で挟まれた絶縁層３（ＳｉＯ２層）が誘電体であり、静電容量Ｃ２、Ｃ３をもつ。
（２）Ｓｉ基板２も有限の抵抗Ｒ４、Ｒ５、Ｒ６、Ｒ７を有する半導体基板である。
【００１２】
だからＬＤ４とＰＤ５はＳｉ基板２の内部の抵抗Ｒ４、Ｒ５、Ｒ６、Ｒ７と絶縁層３に等価的にできるコンデンサＣ２、Ｃ３によって交流的に接続されている。絶縁層３は薄いのでＣ２、Ｃ３は大きい。周波数が高いのでインピーダンス１／ｊωＣ２、１／ｊωＣ３は小さい。ｎ型又はｐ型のＳｉ単結晶をＳｉベンチ２として用いるが半導体といっても抵抗率が低い。だからＲ４＋Ｒ５＋Ｒ６＋Ｒ７は充分に小さい。だから合計インピーダンスＺ＝１／ｊωＣ２＋１／ｊωＣ３＋Ｒ４＋Ｒ５＋Ｒ６＋Ｒ７も充分に小さい。それによってＬＤの強い電気信号がＰＤへ漏れ受信信号に混入することになる。それによってＳｉ基板を介し、ＬＤとＰＤの間に電気的クロストークが生ずる。
【００１３】
▲３▼　石井園美、野村剛彦、伊澤敦、岩瀬正幸、「ＭＴ−ＲＪ　ＯｐｔｉｃａｌＳｕｂ　Ａｓｓｅｍｂｌｙのクロストーク解析」２０００年電子情報通信学会エレクトロニクスソサイエティ大会ＳＣ−３−７（２０００）、ｐ３５２
【００１４】
は送受信間のクロストークを低減するために、Ｓｉベンチの送信部と受信部の間（光軸距離７５０μｍ）の位置に途中までの深さに溝を切ってシールド板を溝へ入れている。これは電流によるというよりも電磁波によるクロストークを防ぐためのものである。だから遮蔽板をＳｉ基板の上面に高く突き出るように設けＬＤからＰＤへの電磁波を遮蔽している。しかしＺ＝１／ｊωＣ２＋１／ｊωＣ３＋Ｒ４＋Ｒ５＋Ｒ６＋Ｒ７が低いのでＳｉ基板の内部を流れる交流電流による電気的クロストークはなお大きい。
【００１５】
▲４▼　特願２０００−３６７９２５「光通信装置」は電磁的クロストークの低減を狙ってＬＤとＰＤの中間部のＳｉ基板に櫛形の穴をあけて櫛形の足をもつ縦金属遮蔽板を差し込みＳｉ基板の底面に取り付けた金属底板と遮蔽板を半田付けして受光素子側と発光素子側を金属筐体で遮断した構造を提案している。それは電磁波によるクロストークを完全に抑制しようする意図になるものである。ＬＤの信号は高速パルス信号であるから、かなり強い電磁波が出る。それがごく近くにあるＰＤに入り電磁的結合によってＰＤにノイズが入るのである。それで従来例▲４▼は金属製の箱によってＬＤ部分とＰＤ部分を別々に囲むようにして電波を閉じ込め電波による混信を防止するようにしたのである。
【００１６】
よく考えてみれば送信部（ＬＤ部）と受信部（ＰＤ部）の間のクロストークは３種類ある。一つは光学的なクロストークである。もう一つは電磁的クロストークである。最後の一つが電気的クロストークである。高い周波数の信号なので電磁的クロストークが有力である。しかし電気的クロストークが存在するということに気付くべきであると思う。Ｓｉ基板が半導体というよりは良導体であり、絶縁層３も薄いから容易に交流を通してしまい電気的なクロストークが大いに問題となる。これまでに述べてきた従来例▲１▼、▲２▼は送受信間のクロストークの問題に対し有効な対策を打ち出していない。従来例▲３▼、▲４▼は電磁的クロストークの対策を述べているにすぎない。いずれも電気的クロストークについての配慮はなお不十分と言わねばならない。
【００１７】
なぜ不十分か？というとＳｉ基板が良導体だということを忘れているからであろう。セラミックのような絶縁材料を用いてベンチを構成すれば、電気的クロストークは解消するかもしれない。しかし、もしもセラミックによってベンチを構成すれば、フォトリソグラフィ技術でＶ溝やＬＤ／ＰＤの位置合わせマークや各種パターンを非常に精度良く形成でき、かつ大型ウエハで大量に生産できるというＳｉ基板固有のメリットが失われてしまう。Ｓｉ単結晶は現在最も優れた単結晶製造技術によって製造され大口径のＳｉウエハ（３００ｍｍ）も容易安価に入手できる。Ｓｉウエハプロセスはすでに洗練された高度の技術の蓄積があり高精度のＶ溝形成、マーク付けなどを容易に行うことができる。セラミック基板では得られない魅力がＳｉ基板にはあるのである。
【００１８】
従って、このようなＳｉベンチのような半導体基板特有のメリットを何ら損なわず、かつベンチを介した電気的クロストークをなくす事が緊急の課題である。本発明はＳｉベンチの上に送信部を受信部を設けた光通信装置において電気的クロストークを低減できるような構造を提供することを目的とする。
【００１９】
【課題を解決するための手段】
Ｓｉ基板の裏に絶縁性基板を貼り付け、Ｓｉ基板の上に送信部、受信部を設け、送信部と受信部の間においてＳｉ基板に絶縁性基板にいたるまでの切れ込み（分離溝）を入れるようにする。
【００２０】
あるいは、Ｓｉ基板の裏に絶縁性基板を貼り付け、Ｓｉ基板の上に複数の送信部、複数の受信部を設け、送信部と受信部の間においてＳｉ基板に絶縁性基板にいたるまでの切れ込み（分離溝）を入れるようにする。
【００２１】
分離溝がＳｉ基板を切断しているのでＳｉ基板内部を伝わる前記の直列抵抗の合計は略無限大となる。分離溝での直列抵抗をＲ８とすると、それは無限大（Ｒ８＝∞）なので、直列抵抗の和Ｒ４＋Ｒ５＋Ｒ８＋Ｒ６＋Ｒ７＝∞となる。但し分離溝の静電容量Ｃ９が新たに発生するから合計のインピーダンスＺ＝１／ｊωＣ２＋１／ｊωＣ３＋Ｒ４＋Ｒ５＋１／ｊωＣ９＋Ｒ６＋Ｒ７となる。分離溝は空間であるし誘電率が低いし溝の幅Ｗをかなり広くとればＣ９を小さくすることができる。それによって合計インピーダンスを大きくする事ができるはずである。
【００２２】
本発明はそのように分離溝によってＳｉ基板を分割して、送信部と受信部を分離する。あるいは複数の送信部がある場合は、それらの送信部を分離溝によって分離するようにしている。さらには複数の受信部がある場合は、それらの受信部を分離溝によって分離するようにしている。
【００２３】
Ｓｉ基板だけだと分離溝を入れるとバラバラに分解してしまって体をなさなくなる。それを防ぐために予めＳｉ基板の底面に絶縁性基板を貼り付ける。Ｓｉ基板の上から絶縁板にいたるまで分離溝を形成すると分離されたＳｉ基板は絶縁性基板のためにそのままの位置を保持できる。
【００２４】
Ｓｉ基板を切断してから光ファイバ、ＬＤ、ＰＤを実装しても精度は悪い。それでは単結晶Ｓｉ基板をベンチに使用する意味がない。本発明はＳｉベンチの下に絶縁性基板を接着しておいてから、Ｓｉ基板の上にＬＤ、ＰＤ、光ファイバなどを高精度で実装し、送信部、受信部を分離する溝をＳｉ基板から絶縁基板に至るまで切り込むようにする。
【００２５】
Ｓｉ基板の厚みをｓ、分離溝の深さをｇ、絶縁基板の厚みをｑとすると、分離溝の深さｇは
ｓ＜ｇ＜ｓ＋ｑ　　　（１）
の関係にある。Ｓｉ基板は分離溝によって完全に切れている（Ｒ８＝∞）が、絶縁基板によって送信部、受信部がつながっている。
【００２６】
表面実装型光通信素子で用いられるＳｉ基板は通常０．５ｍｍ〜１．５ｍｍの程度である。Ｓｉ基板だけで光素子や光ファイバを支持する必要があるからかなり厚いのである。本発明のＳｉ基板も０．５ｍｍ〜１．５ｍｍにすることもできる。しかし本発明の場合は絶縁基板を裏貼りするから絶縁基板によって補強されるという副次的な効果が望める。それでＳｉ基板をより薄くすることもできる。例えばＳｉ基板を０．０６ｍｍ〜０．５ｍｍまで薄くすることも可能である。
【００２７】
本発明は絶縁基板を裏貼りしてＳｉ基板を分離溝によって区分分け可能とする。絶縁基板を貼り合わせないとＳｉ基板が分離溝によってバラバラになってしまう。またＳｉ基板を切断してから絶縁基板の上にジグゾーパズルのように載せるのではない。それだと実装精度が悪くなりＳｉ基板を使う意味がないことになる。絶縁基板としてはセラミック基板、樹脂基板などを用いることができる。
【００２８】
【発明の実施の形態】
［Ａ．Ｓｉベンチ］　単結晶Ｓｉ基板を用いる。それは実装精度を上げる効果がある。（００１）単結晶Ｓｉ基板を利用するが、それは異方性エッチングによってＶ溝の角度や広がりを正確に形成できるという利点がある。また標識を付けてＬＤ、ＰＤの実装位置を予め指示しておく。厚みは通常の表面実装に用いられるＳｉベンチと同じでもよいし、それより薄くてもよい。
【００２９】
［Ｂ．光伝送路］　Ｓｉベンチに形成する光伝送路は、光ファイバであっても、光導波路であってもよい。光ファイバの場合はＶ溝をＳｉベンチに付けておき、それに埋め込むようにして固定する。
【００３０】
［Ｃ．絶縁基板］　絶縁基板はＳｉベンチを保持するものである。これがなければＳｉベンチに分離溝を穿つことができない。Ｓｉベンチと同じ寸法でも良いし、Ｓｉベンチよりわずかに大きいものでもよい。セラミック基板や、樹脂基板を用いる。
【００３１】
［Ｄ．分離溝］　送信部・受信部間、あるいは送信部・送信部間、または受信部・受信部間を電気的に遮断するために分離溝を設ける。それはＳｉベンチの厚みより深く、絶縁基板の一部を切る程度の深さとする。送信部・受信部が一つずつしかない場合は分離溝は１本でよい。しかし、より多くの光素子がＳｉベンチの上にあれば、より多くの分離溝を必要とする。
【００３２】
［Ｅ．送信部・受信部の組み合わせ］　Ｓｉベンチの上に１対の送信部と受信部がある場合は、その間に１本の分離溝を切れば良い。左右対称に配置されていれば縦方向二等分線にそって分離溝を切る。前後に送信部、受信部がある場合は中間の適当な位置に分離溝を切る。
【００３３】
［Ｆ．複数の送信部の組み合わせ］　Ｓｉベンチの上に複数の送信部がある場合は個々の送信部の境界線にそって分離溝を切り欠く。
【００３４】
［Ｇ．複数の受信部の組み合わせ］　Ｓｉベンチの上に複数の受信部がある場合は個々の受信部の境界線にそって分離溝を切り欠く。
【００３５】
［Ｈ．複数の送信部・受信部の組み合わせ］　Ｓｉベンチの上に複数の送信部・受信部がある場合は個々の送信部・受信部の境界線にそって分離溝を切り欠く。
【００３６】
【実施例】
［１．実施例１（二本光ファイバ、送信部、受信部、図１、図２）］
図１、図２に実施例１にかかる光通信装置を示す。Ｓｉベンチ２がすでに二分割されてしまった後の状態を示している。矩形状のＳｉベンチ２の裏面に絶縁基板２９を貼り付けてある。Ｓｉベンチ２の後半部には絶縁膜３（ＳｉＯ２膜）を形成してＳｉ基板とその上の光素子や配線を絶縁している。
【００３７】
Ｓｉベンチ２の上面後半部は絶縁層３によって覆われる。絶縁層３はＳｉ基板を熱酸化して得られるＳｉＯ２層とすることができる。絶縁層３の上にはメタライズパターン２０、２２、２３、２４が設けられる。一方のメタライズパターン２０の上には半導体レーザ（ＬＤ）チップ４がエピダウンで取り付けられる。ＬＤ４の上面の電極とパターン２２はワイヤ２５によって接続される。パターン２４の上には受光素子（ＰＤ）チップ５が固定される。これは端面入射型のＰＤである。それは導波路型とも言っており端面から入射して光が導波路を伝搬して受光層に至り光電流を発生するものである。
【００３８】
絶縁基板２９の後端から平行なリードピン３４〜３７が突出している。これは外部回路とのインターフェイスの為のものである。メタライズパターン２０とリードピン３４はワイヤ３８によって、メタライズパターン２２とリードピン３５はワイヤ３９によって接続されている。それがＬＤ４に駆動電流を与えるものである。メタライズパターン２３とリードピン３６はワイヤ４２によって接続される。メタライズ２４とリード３７はワイヤ４３で接続される。それらがＰＤ５の光電流を取り出すものである。
【００３９】
Ｓｉベンチ２の前半部６には２本の平行なＶ溝７、８が形成されている。Ｖ溝７、８には光ファイバ９、１０が埋め込まれ接着剤によって固定されている。そのような構造を作製してからＳｉベンチを中央から切断する。それによって送信部３２と受信部３３の間に分離溝３０ができる。
【００４０】
図２の縦断面図に示すように、Ｓｉベンチ２は中央で切断され分離溝３０の下端は絶縁基板２９に達しているが下の絶縁基板２９は完全に切断しない。絶縁基板２９のためにＳｉベンチ２やその上のチップ、光ファイバは統一性を維持することができる。分離溝３０のために送信部３２と受信部３３は電気的に分離することができる。光ファイバ９とＬＤ４の間、光ファイバ１０とＰＤ５の間は透明樹脂４４、４４によって覆う。これは光ファイバ端面での反射損失を減らすためのものである。さらに分離溝３０の部分には黒色樹脂４５を充填する。これは送信部のＬＤ４の散乱光が受信部のＰＤへ入る（光学的クロストーク）のを防ぐ作用がある。
【００４１】
さらにエポキシなど剛性のある外殻樹脂４６によって全体をモールドして樹脂パッケージ型の光送受信モジュールとする。
Ｓｉベンチ２が電気を通すので実効的に抵抗Ｒ４、Ｒ５が送信部３２にあり、抵抗Ｒ６、Ｒ７が受信部３３にある。それに絶縁膜３が小さい容量のＣ２、Ｃ３をもつ。そのようなことは図９〜１１によって説明した従来例と同様である。
【００４２】
しかし本発明ではＳｉベンチ２の送信部３２と受信部３３の間を分離溝３０によって切断しているから、ここに新たに抵抗Ｒ８が生ずる。その抵抗値はほぼ無限大でＲ８＝∞と言ってよい。だから抵抗成分の和は∞である。しかし分離溝３０によって新たな静電容量Ｃ９が発生する。だからインピーダンスはＺ＝１／ｊωＣ２＋１／ｊωＣ３＋Ｒ４＋Ｒ５＋１／ｊωＣ９＋Ｒ６＋Ｒ７となるが、容量Ｃ９は充分に小さいのでインピーダンスは極めて大きくてＳｉベンチを介しての送信部と受信部の電気的クロストークは極めて小さいものになる。
【００４３】
実施例１は２本の平行光ファイバとＬＤ、ＰＤを結合するものであったが、光ファイバをＳｉベンチの上に形成した２本の平行光導波路によって置換することもできる。それは図１においてＳｉベンチのＶ溝７、８に当たる部分に光導波路を形成しＳｉベンチ端部に光ファイバ端面を接着したものになる。実施例１に似ているのでことさらに説明しない。その場合でも縦方向に分離溝３０を穿ち送信部と受信部を電気的に遮断する。それによって電気的クロストークを減らすことができる。
【００４４】
［２．実施例２（Ｙ分岐光導波路、送信部、受信部、図３、図４）］
図３、図４に実施例２にかかる光通信装置を示す。これは送信部と受信部がＳｉベンチの左右に振り分けられているのではなく前後に分配されている例である。矩形状のＳｉベンチ４７の裏面には絶縁基板４８が貼り付けてある。Ｓｉベンチ４７の前半部、中間部にかけて導波層（ＳｉＯ２）が表面に設けられ、その中に彎曲Ｙ字型の光導波路４９、５０、５２が形成されている。
【００４５】
これはＧｅＯ２−ＳｉＯ２／ＳｉＯ２の石英系導波路でもよいし、フッ素化ポリイミドの有機系の導波路でもよい。Ｓｉベンチ４７の後部は少し低い段部になっている。段部の上で光導波路５０の終端に当たる部位に半導体レーザ（ＬＤ）チップ５３が実装される。Ｓｉベンチ４７の前側部５４は少し低い段部になっている。その段部の上で光導波路４９の終端に受光素子（ＰＤ）５５が取り付けてある。
【００４６】
光導波路４９、５０、５２が交差する部分には波長選択性をもつＷＤＭ５９が埋め込まれている。光導波路５２の先端５６には光ファイバ５７が接着されている。光ファイバ５７を伝搬して来た受信光（１．５５μｍ）は光導波路５２を通りＷＤＭ５９で選択反射されて光導波路４９に入り受光素子５５に入射して光電流に変換される。半導体レーザ５３から出た送信光（１．３μｍ）は光導波路５０に入りＷＤＭ５９を透過して光導波路５２を経て光ファイバ５７に入り伝搬して行く。
【００４７】
このようにＬＤ５３とＰＤ５５が前後に振り分けて設ける場合はＬＤとＰＤの間で分離溝５８を切り欠く。分離溝５８はＳｉベンチ４７を全部切っているが絶縁基板４８は殆ど抉っていないから絶縁基板４８によって全体が一個の素子としての空間的まとまりを維持することができる。
分離溝５８のために送信部、受信部間の電気的クロストークが減少するという利点が得られる。
【００４８】
［３．複数の送信部だけの場合］
Ｓｉベンチの上に複数の送信部ＬＤ１、ＬＤ２、…、ＬＤｍが配置されている複合送信モジュールの場合も本発明を適用することができる。Ｓｉベンチを絶縁基板に貼り付け、それぞれの送信部ＬＤ１、ＬＤ２、…、ＬＤｍの境界においてＳｉベンチを切り欠き複数の分離溝を形成する。分離溝によって送信部間の電気的クロストークを減らすことができる。
【００４９】
［４．複数の受信部だけの場合］
Ｓｉベンチの上に複数の受信部ＰＤ１、ＰＤ２、…、ＰＤｍが配置されている複合受信モジュールの場合も本発明を適用することができる。Ｓｉベンチを絶縁基板に貼り付け、それぞれの受信部ＰＤ１、ＰＤ２、…、ＰＤｍの境界においてＳｉベンチを切り欠き複数の分離溝を形成する。分離溝によって受信部間の電気的クロストークを減らすことができる。
【００５０】
［５．複数の送信部、受信部を含む場合］
Ｓｉベンチの上に複数の送信部ＬＤ１、ＬＤ２、…、ＬＤｍ、複数の受信部ＰＤ１、ＰＤ２、…、ＰＤｍが配置されている複合送受信モジュールの場合も本発明を適用することができる。Ｓｉベンチを絶縁基板に貼り付け、それぞれの送信部ＬＤ１、ＬＤ２、…、ＬＤｍの境界において、またそれぞれの受信部ＰＤ１、ＰＤ２、…、ＰＤｍの境界において、Ｓｉベンチを切り欠き複数の分離溝を形成する。分離溝によって送信部・送信部間、受信部・受信部間、送信部・受信部間の電気的クロストークを減らすことができる。
【００５１】
［６．分離溝を有する送受信モジュールの製造方法（図５〜図８）］
本発明のモジュールはＳｉベンチを絶縁基板に接着し１以上の受信部、１以上の送信部の素子を実装したあと、それぞれの受信部、送信部の間に分離溝を入れて電気的に受信部、送信部を隔離することによって製造される。だから通常の光通信装置と異なるのは、Ｓｉベンチの段階で絶縁基板に貼り付ける工程と、受信部、送信部の境界に分離溝を入れる工程が増えるだけである。
【００５２】
図５はＳｉベンチ２を示す。実際には大口径のＳｉウエハの上に同じ矩形状のパターンを縦横にウエハプロセスによって多数形成するのであり、その一つを図示している。チップ単位でいえば後半部の絶縁膜３、絶縁膜３の上のメタライズパターン２０、２２、２３、２４、前半部６のＶ溝７、８が形成される。
【００５３】
Ｖ溝７、８は異方性エッチングによって定まった傾斜角のものが精度良く形成される。メタライズは蒸着、ＣＶＤ法などで膜を作りエッチングで不要部分を除くことによって作製するか、印刷によって形成することができる。図５のものが多数一挙にできるので、それを劈開面にそって切断して個々のチップとする。それが一つ一つのＳｉベンチ２である。
【００５４】
Ｓｉベンチ２の裏面を絶縁基板２９に接着する。絶縁基板はセラミック板、樹脂板などである。絶縁基板２９にリードフレームから延びたリードピン３４〜３７を接合しリードフレームを切り放し、図６のようにする。Ｓｉベンチの丁度中間部を絶縁基板２９に至る深さまで切り込み、Ｓｉベンチを二分する。左右の部分が分離溝３０によって切り放される。絶縁基板２９の上に二つの島が浮いているような感じになる。
【００５５】
メタライズパターン２０の上に半導体レーザ（ＬＤ）チップ４を、メタライズパターン２４の上に受光素子（ＰＤ）チップ５をダイボンドする。メタライズパターン間、メタライズパターンとリードピン間をワイヤボンディングによって接続する。それが図７に示した状態である。
【００５６】
光ファイバ９とＬＤ４の間、光ファイバ１０とＰＤ５の間の空間は光が伝搬すべき空間であるから透明樹脂４４をポッティングする。それは光の反射散乱を防ぎ光ファイバと光素子の結合を良好にする。さらに分離溝３０に黒色樹脂４５を満たす。そこまでで絶縁基板・Ｓｉベンチの２重基板構造のものができる。それをトランスファモールドしてエポキシのような堅固な外殻樹脂４６をパッケージとする素子を作る。図８は横断面図でありＳｉベンチの上面の様子を描いているが、実際には外殻樹脂によって上面は覆われる。
【００５７】
［７．実施例３（Ｙ分岐導波路送受信モジュール、図１２）］
送信部、受信部が横に並列に並ぶ実施例１や、送信部、受信部が前後に並ぶ実施例２をすでに説明した。送信部、受信部が前後に並ぶ場合でも、実施例２のように受信光をＷＤＭで反射するものに限定されない。図１２に前後に送信部（ＬＤ）、受信部（ＰＤ）を配置した実施例３を示す。
【００５８】
細長いＳｉベンチ６０は、絶縁基板６２の上に接着されている。Ｓｉベンチ６０の上面は導波層６３となっており、Ｙ分岐型の光導波路６４、６５、６６、６７が形成される。これは分岐６５自体に波長選択性がある。Ｓｉベンチ６０の後端部には、光導波路６６の終端７２に対向して半導体レーザ（ＬＤ）チップ６９が実装される。
【００５９】
もう一方の光導波路６７の終端には受光素子（ＰＤ）チップ６８が取り付けられる。実際にはＳｉベンチの上にはメタライズパターンがあるが、ここでは図示を略している。光導波路６４の始端７３には光ファイバ端を接着する（図示しない）。またリードフレームを付け、メタライズパターンやチップとリードピンとはワイヤで接続する。さらに全体を樹脂でモールドするが、それはこれまで説明したものと同様であるから省略する。
【００６０】
ＬＤ６９の送信光（１．３μｍ）は終端７２から光導波路６６に入り分岐６５を通り光導波路６４を経て始端７３から光ファイバ（図示しない）へと出て行く。
光ファイバから来た受信光（１．５５μｍ）は光導波路６４、６７を経てＰＤ６８に入り、ここで光電流に変換される。分離溝７０が光導波路６６の終端７２とＬＤ６９の間に切り欠かれている。それによってＬＤ６９とＰＤ６８の間の電気的クロストークを抑制できる。
【００６１】
［８．実施例４（送受信モジュール、図１３）］
送信部、受信部が横に並列に並ぶ実施例１や、Ｙ分岐、ＷＤＭをもち送信部、受信部が前後に並ぶ実施例２、Ｙ分岐をもち送信部、受信部を前後に配置した実施例３をすでに説明した。前後に続く一本の導波路によって送信部、受信部が連結される実施例４を図１３によって説明する。
【００６２】
細長いＳｉベンチ７４が絶縁基板７５の上に接着されている。Ｓｉベンチ７４の上面は導波層となっており一本の光導波路７６が設けられる。一本の導波路７６の終端７９にはＳｉベンチ７４を切り欠いた分離溝７７があり、その後部に送信部をなすＬＤ７８が実装される。ＬＤ７８の送信光が分離溝７７を越えて光導波路７６の終端７９に入る。
【００６３】
一本の導波路７６の中間部には斜め上向きに波長選択性フィルタであるＷＤＭ８２が挿入固定されている。ＷＤＭ８２のすぐ前に穴を有するサブマウント８３が固定され、その上に受信部を構成するＰＤ８４が取り付けられる。これは裏面入射型のＰＤ８４である。分離溝７７があるのでＬＤ７８とＰＤ８４の間の電気的クロストークを防ぐことができる。
【００６４】
【発明の効果】
本発明は、絶縁基板の上に取り付けたＳｉベンチの上に半導体レーザ、受光素子、光ファイバ、光導波路などを配置し、Ｓｉベンチを切り込んで受信部ごと、送信部ごとに孤立させるのでＳｉベンチを通る電流によるクロストークを大きく抑制することができる。最終的にはＳｉベンチを切断して電気的に孤立させるのであるが実装のときはＳｉベンチは一体なのだからＳｉベンチの特長を生かした高精度の実装が可能である。
【００６５】
送受信器の場合は送信器と受信器の間の電気的クロストークを、多チャンネルの送信器や受信器では、チャンネル間の電気的クロストークを非常に低く押さえることができる。電気的クロストークがないので高性能で小型の光通信器ができる。追加される工程はＳｉベンチに絶縁基板を貼り付けＳｉベンチを切り欠くだけであるから量産にも適しており低コスト化もできる。
【図面の簡単な説明】
【図１】送信部と受信部をＳｉベンチ上左右に振り分けて設け、それぞれ光ファイバによって外部の光ファイバと連絡するようにし、送受信部間に分離溝（縦溝）を切って電気的クロストークを減少させる本発明の実施例１にかかる光通信用素子の平面図。
【図２】送信部と受信部をＳｉベンチ上左右に振り分けて設け、送受信部間に分離溝を切った本発明の実施例１にかかる光通信用素子の発光素子、受光素子を切断する面で切った縦断面図。
【図３】ｙ分岐導波路を有するＳｉベンチの前後に分けて送信部と受信部を設け、送受信部間に分離溝（横溝）を切って電気的クロストークを減少させる本発明の実施例２にかかる光通信用素子の平面図。
【図４】ｙ分岐導波路を有するＳｉベンチの前後に分けて送信部と受信部を設け、送受信部間に分離溝（横溝）を切って電気的クロストークを減少させる本発明の実施例２にかかる光通信用素子の光ファイバから送信部に到る光導波路に沿って切断した縦断面図。
【図５】送信部、受信部を有する本発明の光通信用素子を製造する工程においてＳｉウエハの段階でウエハプロセスによってＶ溝、メタライズパターンを製作したものの１チップ分の平面図。
【図６】Ｓｉウエハを切断して図５のＳｉベンチチップを個々の素子に分離して絶縁基板に貼り付け絶縁基板にリードピンを付けさらに分離溝を切ったものの平面図。
【図７】Ｖ溝に光ファイバを接着し、メタライズパターン、ＬＤ、ＰＤとリードピンをワイヤボンディングして接続したものの平面図。
【図８】光ファイバ・ＬＤ間、光ファイバ・ＰＤ間に透明樹脂を滴下し分離溝には黒色樹脂を充填しさらに外殻樹脂で全体を方位したものの横断平面図。
【図９】平行２本のＶ溝を有するＳｉベンチに送信部（ＬＤ）と受信部（ＰＤ）を左右に振り分けて設け光ファイバをＶ溝に取り付けた従来例にかかる光送受信モジュールの平面図。
【図１０】平行２本のＶ溝を有するＳｉベンチに送信部（ＬＤ）と受信部（ＰＤ）を左右に振り分けて設け光ファイバをＶ溝に取り付けた従来例にかかる光送受信モジュールの縦断面図。
【図１１】平行２本のＶ溝を有するＳｉベンチに送信部（ＬＤ）と受信部（ＰＤ）を左右に振り分けて設け光ファイバをＶ溝に取り付けた従来例にかかる光送受信モジュールのＬＤとＰＤを含む面で切断した縦断面図。
【図１２】長短２つの分岐をもつＹ分岐光導波路を有する細長いＳｉベンチを絶縁基板に貼り付け、Ｙ分岐の長い方の導波路の終端にＬＤを、短い方の導波路の終端にＰＤを取り付け、ＬＤと光導波路の終端の間にＳｉ基板を切断する深さの分離溝を設けてＬＤ部とＰＤ部の電気的クロストークを低減するようにした本発明の実施例３にかかる光通信用素子の斜視図。
【図１３】長い一本の導波路を有する細長いＳｉベンチを絶縁基板に貼り付け、導波路の終端にＬＤを設け、光導波路の中間に斜め上向きに波長選択性フィルタ（ＷＤＭ）を設け、その直前に穴をもつサブマウントを固定しその上に受光素子（ＰＤ）を固定し、ＷＤＭの反射光をＰＤで受光するようにし、ＬＤと光導波路の終端の間にＳｉ基板を切断する深さの分離溝を設けてＬＤ部とＰＤ部の電気的クロストークを低減するようにした本発明の実施例４にかかる光通信用素子の斜視図。
【符号の説明】
２　Ｓｉベンチ
３　絶縁膜
４　ＬＤ
５　ＰＤ
６　前半部
７　Ｖ溝
８　Ｖ溝
９　光ファイバ
１０　光ファイバ
２０　メタライズパターン
２２〜２４　メタライズパターン
２５　ワイヤ
２６　ワイヤ
２７　発光層
２９　絶縁基板
３０　分離溝
３２　送信部
３３　受信部
３４〜３７　リードピン
３８、３９　ワイヤ
４２、４３　ワイヤ
４４　透明樹脂
４５　黒色樹脂
４６　外殻樹脂
４７　Ｓｉベンチ
４８　絶縁基板
４９　光導波路
５０　光導波路
５２　光導波路
５３　ＬＤ
５４　前側部
５５　ＰＤ
５６　始端
５７　光ファイバ
５８　分離溝
５９　ＷＤＭ
６０　Ｓｉベンチ
６２　絶縁基板
６３　導波層
６４　光導波路
６５　分岐
６６　光導波路
６７　光導波路
６８　ＰＤ
６９　ＬＤ
７０　分離溝
７２　終端
７３　始端
７４　Ｓｉベンチ
７５　絶縁基板
７６　一本の光導波路
７７　分離溝
７８　ＬＤ
７９　終端
８２　ＷＤＭ
８３　サブマウント
８４　ＰＤ
【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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