(57)【要約】【課題】光ファイバの入射端又は出射端と発光素子又は受光素子との位置合わせを、簡易に且つ高精度に行うことができる光通信モジュール、光通信モジュールの製造方法および電子機器を提供する。【解決手段】微小タイル状素子からなる面発光レーザ１ａ及びフォトダイオード１ｂが接着されているものであって、光ファイバのガイド穴が設けられている透明な部材からなるベースブロック２を有することを特徴とする。【選択図】　　　図１
2004021034.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
微小タイル状素子が接着されているものであって、光ファイバのガイド穴が設けられている透明な部材からなるベースブロックを有することを特徴とする光通信モジュール。
【請求項２】
前記微小タイル状素子と前記ベースブロックは、透明性を有する接着材で接着されていることを特徴とする請求項１記載の光通信モジュール。
【請求項３】
前記光通信モジュールは、前記微小タイル状素子と電気的に接続された基板を有することを特徴とする請求項１又は２記載の光通信モジュール。
【請求項４】
前記微小タイル状素子は、発光素子と受光素子のうちの少なくとも一方を有することを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載の光通信モジュール。
【請求項５】
前記ベースブロックは、少なくとも２つの前記微小タイル状素子が接着されており、
前記微小タイル状素子の少なくとも１つが発光素子であり、前記微小タイル状素子の少なくとも１つが受光素子であることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載の光通信モジュール。
【請求項６】
前記発光素子は、面発光レーザ及び発光ダイオードのいずれかであることを特徴とする請求項４又は５記載の光通信モジュール。
【請求項７】
前記受光素子は、フォトダイオードであることを特徴とする請求項４又は５記載の光通信モジュール。
【請求項８】
前記光ファイバのガイド穴の中心軸と前記発光素子の発光中心軸とが略同一であることを特徴とする請求項４乃至６のいずれか一項に記載の光通信モジュール。
【請求項９】
前記光ファイバのガイド穴の中心軸と前記受光素子の受光中心軸とが略同一であることを特徴とする請求項４、５、７のいずれか一項に記載の光通信モジュール。
【請求項１０】
前記光ファイバのガイド穴に、光ファイバが差し込まれていることを特徴とする請求項１記載の光通信モジュール。
【請求項１１】
前記発光素子を有する微小タイル状素子には、該発光素子から放射された光を検出するモニタ用受光素子を有する微小タイル状素子が重ねて貼り合わせられていることを特徴とする請求項４乃至６のいずれか一項に記載の光通信モジュール。
【請求項１２】
前記発光素子の発光中心軸上に、前記モニタ用受光素子の受光部が配置されていることを特徴とする請求項１１記載の光通信モジュール。
【請求項１３】
前記モニタ用受光素子が検出した受光量に基づいて、前記発光素子の発光量を制御する自動出力制御回路を有することを特徴とする請求項１１又は１２記載の光通信モジュール。
【請求項１４】
前記発光素子を有する微小タイル状素子には、該発光素子とは異なる波長の光を放射する発光素子を有する微小タイル状素子が少なくとも１枚重ねて貼り合わせられていることを特徴とする請求項４乃至６のいずれか一項に記載の光通信モジュール。
【請求項１５】
前記発光素子は、全て面発光レーザであり、
一つの面発光レーザの放射レーザ光が他の面発光レーザに入射しないように、各面発光レーザがそれぞれ配置されていることを特徴とする請求項１４記載の光通信モジュール。
【請求項１６】
前記基板は、シリコン基板であることを特徴とする請求項３記載の光通信モジュール。
【請求項１７】
前記基板は、発光素子のドライバ回路を有することを特徴とする請求項３記載の光通信モジュール。
【請求項１８】
前記基板は、前記自動出力制御回路を有することを特徴とする請求項１３記載の光通信モジュール。
【請求項１９】
前記光通信モジュールは、
前記ガイド穴に差し込まれた光ファイバの長手方向に対して、一辺が略平行となるように前記ベースブロックに接続された筐体と、
前記ベースブロックの光ファイバのガイド穴の周囲における該ベースブロック、前記筐体及び前記光ファイバにかかるように充填されたファイバ固定用接着剤とを有することを特徴とする請求項１０記載の光通信モジュール。
【請求項２０】
透明な部材からなるベースブロックに、光ファイバのガイド穴を非貫通に設け、
前記ベースブロックの表面であって、前記光ファイバのガイド穴の底面に対向する面に、発光素子又は受光素子を有する微小タイル状素子を接着することを特徴とする光通信モジュールの製造方法。
【請求項２１】
前記発光素子の駆動電流又は前記受光素子の検出電流が流れる金属配線を前記微小タイル状素子及び前記ベースブロックに設け、
前記金属配線と電気的に接続する集積回路を有する基板を前記ベースブロックに接着することを特徴とする請求項２０記載の光通信モジュールの製造方法。
【請求項２２】
前記金属配線は、液滴吐出方式を用いて設けることを特徴とする請求項２１記載の光通信モジュールの製造方法。
【請求項２３】
前記ベースブロックへの前記微小タイル状素子の接着と、前記ベースブロックへの前記基板の接着とに用いる接着剤を、液滴吐出方式で塗布することを特徴とする請求項２１記載の光通信モジュールの製造方法。
【請求項２４】
透明な部材からなるベースブロックに、光ファイバのガイド穴を非貫通に設け、
基板に、発光素子又は受光素子を有する微小タイル状素子を接着し、
前記ベースブロックの表面であって該光ファイバのガイド穴の底面に対向する面に、前記発光素子又は受光素子が配置されるように、前記基板を該ベースブロックに接着することを特徴とする光通信モジュールの製造方法。
【請求項２５】
請求項１乃至１９のいずれか一項に記載の光通信モジュールを備えたことを特徴とする電子機器。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、光通信モジュール、光通信モジュールの製造方法および電子機器に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、光ファイバーを用いてレーザ光を伝送させて通信する光通信が行われている。光通信の光源となる発光素子には半導体レーザが使われている。また、その発光素子としては、従来ウェハを切断した側面から発光する端面発光レーザが用いられてきたが、半導体表面から発光する面発光レーザ（ＶＣＳＥＬ）も用いられてきた。そして、光ファイバと発光素子又は受光素子とを一体に形成した光通信モジュールも開発されてきた。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来の光通信モジュールでは、光ファイバの入射端又は出射端と発光素子又は受光素子との位置合わせが難しく、その製造に多大な労力が必要になるという問題点があった。
【０００４】
一方、面発光レーザは、高速応答性を有しながら、基板と垂直方向にレーザ光を出射するという特性もあり、高速光データ通信用光源として期待されている。しかしながら、面発光レーザは、ウェハを切断した側面から発光する端面発光レーザと異なり、半導体表面から半導体基板と垂直方向に発光するので、面発光レーザと、その面発光レーザの出射光の一部を受光して発光量の自動制御をするＡＰＣ（Ａｕｔｏｍａｔｉｃ　Ｐｏｗｅｒ　Ｃｏｎｔｒｏｌ）回路とを単一基板において設けることができなかった。
そこで、従来、面発光レーザにＡＰＣ回路を設けるには複数の基板（構造体）が必要となり、装置が大型化するとともに、製造工程が煩雑となって製造コストが高くなるという問題点があった。
【０００５】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、光ファイバの入射端又は出射端と発光素子又は受光素子との位置合わせを、簡易に且つ高精度に行うことができる光通信モジュール、光通信モジュールの製造方法および電子機器の提供を目的とする。
【０００６】
また、本発明は、ＡＰＣ回路付きの面発光レーザ光源を簡易に構成することができる光通信モジュール、光通信モジュールの製造方法および電子機器の提供を目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記した目的を達成するために、本発明の光通信モジュールは、微小タイル状素子が接着されているものであって、光ファイバのガイド穴が設けられている透明な部材からなるベースブロックを有することを特徴とする。
本発明によれば、発光素子又は受光素子を微小タイル状素子としてベースブロックの所定位置に貼り付け、光ファイバのガイド穴に光ファイバを差し込むだけで、光ファイバの入射端又は出射端と発光素子又は受光素子との位置合わせを、簡易に且つ高精度に行うことができる。
ここで、例えば、微小タイル状素子を中間転写フィルムに一旦貼り付け、その状態で中間転写フィルムをハンドリングすることで、該微小タイル状素子を簡易且つ高精度に位置合わせすることができる。
【０００８】
また、本発明の光通信モジュールは、前記微小タイル状素子と前記ベースブロックが透明性を有する接着材で接着されていることが好ましい。
本発明によれば、例えば、ベースブロックの光ファイバのガイド穴を非貫通穴として、ベースブロックに接着された微小タイル状素子を発光素子又は受光素子とすると、そのガイド穴に差し込まれた光ファイバから出射した光を透明なベースブロックの一部と透明な接着剤を透過させて受光素子へ入射させること、又は発光素子から出射した光を透明なベースブロックの一部を透過させて光ファイバへ入射させることができる。
したがって、発光素子又は受光素子と光ファイバ間において、空気など屈折率が大きくことなる媒体を通らずに光信号を伝送することができ、高性能な光通信モジュールを構成することができる。
【０００９】
また、本発明の光通信モジュールは、前記光通信モジュールが前記微小タイル状素子と電気的に接続された基板を有することが好ましい。
本発明によれば、例えば、基板が微小タイル状素子の駆動回路又は信号処理回路などをなす集積回路として備え、その基板をベースブロックに接着することで、簡易に且つコンパクトに高機能な光通信モジュールを構成することができる。
【００１０】
また、本発明の光通信モジュールは、前記微小タイル状素子が発光素子と受光素子のうちの少なくとも一方を有することが好ましい。
本発明によれば、光通信モジュールを極めてコンパクトに且つ高精度に形成することができる。
【００１１】
また、本発明の光通信モジュールは、前記ベースブロックが、少なくとも２つの前記微小タイル状素子が接着されており、前記微小タイル状素子の少なくとも１つが発光素子であり、前記微小タイル状素子の少なくとも１つが受光素子であることが好ましい。
本発明によれば、送信手段と受信手段の両方を備える光通信モジュールを極めてコンパクトに且つ高精度に形成することができる。
【００１２】
また、本発明の光通信モジュールは、前記発光素子が面発光レーザ及び発光ダイオードのいずれかであることが好ましい。
本発明によれば、光通信の高速化が可能な光通信モジュールを極めてコンパクトに且つ高精度に形成することができる。
【００１３】
また、本発明の光通信モジュールは、前記受光素子がフォトダイオードであることが好ましい。
【００１４】
また、本発明の光通信モジュールは、前記光ファイバのガイド穴の中心軸と前記発光素子の発光中心軸とが略同一であることが好ましい。
本発明によれば、光ファイバのガイド穴に光ファイバを差し込むだけで、光通信の発光源（送信手段）となる発光素子と光ファイバとを高精度に位置合わせすることができる。
【００１５】
また、本発明の光通信モジュールは、前記光ファイバのガイド穴の中心軸と前記受光素子の受光中心軸とが略同一であることが好ましい。
本発明によれば、光ファイバのガイド穴に光ファイバを差し込むだけで、光通信の受信手段となる受光素子と光ファイバとを高精度に位置合わせすることができる。
【００１６】
また、本発明の光通信モジュールは、前記光ファイバのガイド穴に、光ファイバが差し込まれていることが好ましい。
【００１７】
また、本発明の光通信モジュールは、前記発光素子を有する微小タイル状素子に、該発光素子から放射された光を検出するモニタ用受光素子を有する微小タイル状素子が重ねて貼り合わせられていることが好ましい。
本発明によれば、光通信の発光源の出力（光量など）を検出するモニタ用受光素子を有する光通信モジュールを極めてコンパクトに且つ高精度に形成することができる。
【００１８】
また、本発明の光通信モジュールは、前記発光素子の発光中心軸上に、前記モニタ用受光素子の受光部が配置されていることが好ましい。
【００１９】
また、本発明の光通信モジュールは、前記モニタ用受光素子が検出した受光量に基づいて、前記発光素子の発光量を制御する自動出力制御回路を有することが好ましい。
本発明によれば、光通信の発光源となる発光素子の出力（発光量など）を自動出力制御回路によって所望の一定値に維持することができるので、通信信号となる発光素子の出力を周囲温度の変化及び経時変化などにかかわらずに所望の一定値に保つことが可能となる。
【００２０】
また、本発明の光通信モジュールは、前記発光素子を有する微小タイル状素子に、該発光素子とは異なる波長の光を放射する発光素子を有する微小タイル状素子が少なくとも１枚重ねて貼り合わせられていることが好ましい。
本発明によれば、波長の異なる複数のレーザ光を１本の光ファイバで伝送する波長多重（ＷＤＭ）光通信用の光通信モジュールを、簡易且つ迅速に、また、低コストで精密に製造することが可能となる。
【００２１】
また、本発明の光通信モジュールは、前記発光素子が全て面発光レーザであり、一つの面発光レーザの放射レーザ光が他の面発光レーザに入射しないように、各面発光レーザがそれぞれ配置されていることが好ましい。
本発明によれば、一方の面発光レーザから出射されたレーザ光によって、他の面発光レーザが励起されて光が出射してしまうことを防ぐことができる。
【００２２】
また、本発明の光通信モジュールは、前記基板がシリコン基板であることが好ましい。
本発明によれば、例えば、微小タイル状素子の駆動回路又は信号処理回路などをなす集積回路をシリコン基板に形成しておくことができ、簡易に且つコンパクトに高機能な光通信モジュールを構成することができる。そして、シリコン基板に形成された集積回路などを、光通信モジュールとして組み立てられる前に予め試験することが可能となる。
【００２３】
また、本発明の光通信モジュールは、前記基板が発光素子のドライバ回路を有することが好ましい。
【００２４】
また、本発明の光通信モジュールは、前記基板が前記自動出力制御回路を有することが好ましい。
【００２５】
また、本発明の光通信モジュールは、前記光通信モジュールが、前記ガイド穴に差し込まれた光ファイバの長手方向に対して、一辺が略平行となるように前記ベースブロックに接続された筐体と、前記ベースブロックの光ファイバのガイド穴の周囲における該ベースブロック、前記筐体及び前記光ファイバにかかるように充填されたファイバ固定用接着剤とを有することが好ましい。
本発明によれば、光ファイバを簡易に且つ高精度な位置決めで固定することができる。
【００２６】
また、本発明の光通信モジュールの製造方法は、透明な部材からなるベースブロックに、光ファイバのガイド穴を非貫通に設け、前記ベースブロックの表面であって、前記光ファイバのガイド穴の底面に対向する面に、発光素子又は受光素子を有する微小タイル状素子を接着することを特徴とする。
本発明によれば、光ファイバの入射端又は出射端と発光素子又は受光素子との位置合わせを、簡易に且つ高精度に行うことができる。
【００２７】
本発明の光通信モジュールの製造方法は、前記発光素子の駆動電流又は前記受光素子の検出電流が流れる金属配線を前記微小タイル状素子及び前記ベースブロックに設け、前記金属配線と電気的に接続する集積回路を有する基板を前記ベースブロックに接着することが好ましい。
本発明によれば、例えば、基板が微小タイル状素子の駆動回路又は信号処理回路などをなす集積回路として備え、その基板をベースブロックに接着することで、簡易に且つコンパクトに高機能な光通信モジュールを構成することができる。
【００２８】
本発明の光通信モジュールの製造方法は、前記金属配線が液滴吐出方式を用いて設けることが好ましい。
本発明によれば、フォトリソグラフィ、エッチングなどで金属パターンを形成する方法よりも、金属配線をなす材料の量を軽減でき、設計変更などにも容易に対応でき、製造コストを低減することができる。
【００２９】
本発明の光通信モジュールの製造方法は、前記ベースブロックへの前記微小タイル状素子の接着と、前記ベースブロックへの前記基板の接着とに用いる接着剤を、液滴吐出方式で塗布することが好ましい。
本発明によれば、接着剤の量を軽減でき、設計変更などにも容易に対応でき、製造コストを低減することができる。
【００３０】
本発明の光通信モジュールの製造方法は、透明な部材からなるベースブロックに、光ファイバのガイド穴を非貫通に設け、基板に、発光素子又は受光素子を有する微小タイル状素子を接着し、前記ベースブロックの表面であって該光ファイバのガイド穴の底面に対向する面に、前記発光素子又は受光素子が配置されるように、前記基板を該ベースブロックに接着することを特徴とする。
本発明によれば、発光素子又は受光素子と基板に設けられた集積回路などとを、光通信モジュールとして形成する前に予め試験することができ、不具合のある光通信モジュールの発生を抑制することができる。
【００３１】
本発明の電子機器は、前記光通信モジュールを備えたことを特徴とする。
本発明によれば、高速な送受信手段をもつ電子機器を、コンパクトに形成することができる。
【００３２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係る光通信モジュールについて、図面を参照して説明する。
（第１実施形態）
図１は本発明の第１実施形態に係る光通信モジュールの概略組立図である。図２は図１に示す光通信モジュールの概略断面図である。本光通信モジュールは、発光素子である面発光レーザ１ａと、受光素子であるフォトダイオード１ｂと、２つの光ファイバのガイド穴２３（第１穴、第２穴）が設けられている透明な部材からなるベースブロック２と、ベースブロック２に接着された基板３とを有している。
【００３３】
面発光レーザ１ａ及びフォトダイオード１ｂは、それぞれ、微小なタイル形状（板形状）の半導体デバイス（微小タイル状素子）であり、例えば、厚さ１μｍから２０μｍ、縦横の大きさ数十μｍから数百μｍの四角形板状部材である。この微小タイル状素子の製造方法については後で説明する。なお、微小タイル状素子の形状は四角形に限定されず、他の形状であってもよい。
【００３４】
面発光レーザ１ａ及びフォトダイオード１ｂは、それぞれ透明性を有する接着剤（図示せず）を介してベースブロック２の上面に、すなわち、ベースブロック２の表面であって、光ファイバのガイド穴２３の底面に対向する面に、接着されている。ここで、図２に示すように、ベースブロック２に非貫通に設けられている光ファイバのガイド穴２３（第１穴）の中心軸と面発光レーザ１ａの発光中心軸とが略同一となるように、面発光レーザ１ａがベースブロック２の上面に接着されている。また、光ファイバのガイド穴２３（第２穴）の中心軸とフォトダイオード１ｂの受光中心軸とが略同一となるように、フォトダイオード１ｂがベースブロック２の上面に接着されている。
２つの光ファイバのガイド穴２３には、それぞれ光ファイバ４が差し込まれている。
【００３５】
また、面発光レーザ１ａの上面からベースブロック２の上面にかけては、メタル配線２２が設けられている。フォトダイオード１ｂの上面からベースブロック２の上面にかけても、メタル配線２２が設けられている。このメタル配線２２は、面発光レーザ１ａと基板３及びフォトダイオード１ｂと基板３を電気的に接続する金属パターンである。
【００３６】
メタル配線２２は、インクジェットノズル（図示せず）から金属を含む液滴を吐出して金属パターンなどを形成する液滴吐出方式で形成することが好ましい。これにより、フォトリソグラフィ、エッチングなどで金属パターンを形成するときよりも、構成材料の量を軽減でき、設計変更などにも容易に対応でき、製造コストを低減することができる。
【００３７】
基板３は、ベースブロック２に面発光レーザ１ａ及びフォトダイオード１ｂが接着され、次いでメタル配線２２が設けられた後に、ベースブロック２へ接着される。ここで、基板３は、基板３に設けられた接続部材であるバンプ３１をベースブロック２にあらかじめ設けておいたボンディングパッド２１上にマウントすることにより、メタル配線２２と電気的に接続される。そして、基板３は、例えば、シリコン基板であり、面発光レーザ１ａのドライバ回路などを含む集積回路を備える。
【００３８】
上記構成により、面発光レーザ１ａから出射されたレーザ光は、透明な接着剤及び透明なベースブロック２を透過して第１穴の光ファイバ４に入射する。また、第２穴の光ファイバ４から出射されたレーザ光は、透明なベースブロック２及び透明な接着材を透過してフォトダイオード１ｂに入射する。
【００３９】
次に、光ファイバ４を固定する構成に付いて図３を参照して説明する。
図３は、上記光通信モジュールに光ファイバを固定する構成を加えた状態を示す概略断面図である。本光通信モジュールでは、図１及び図２に示す光通信モジュールに対して、筐体５と接着剤６が設けられている。
筐体５は、光ファイバのガイド穴２３に差し込まれた光ファイバ４の長手方向に対して、側面が略平行となるようにベースブロック２に接続されている。接着剤６は、光ファイバ４を固定するための接着剤であり、ベースブロック２の光ファイバのガイド穴２３の周囲、筐体５の側面及び光ファイバ４の一部にかかるように、筐体５とベースブロック２がなす角部に充填されている。
【００４０】
これらにより、本実施形態の光通信モジュールは、光ファイバのガイド穴２３に光ファイバ４を差し込むだけで、光ファイバ４と面発光レーザ１ａ及び光ファイバ４とフォトダイオード１ｂについて、精密に位置決めすることができ、光通信モジュールの製造期間を短縮することができるとともに、製造コストを低減することができる。
【００４１】
さらに、図４に示すように、微小タイル状素子からなる面発光レーザ１ａの上面には、微小タイル状素子からなるモニタ用フォトダイオード１ｂ’を、透明接着剤７を介して重ねて貼り合わせることが好ましい。図４は本実施形態の光通信モジュールの応用例を示す要部概略断面図である。面発光レーザ１ａからは、光ファイバ４方向（下面側）にレーザ光が出射されるとともに、光ファイバ４方向の反対側（上面側）にもレーザ光が出射される。したがって、面発光レーザ１ａから上面側に出射されたレーザ光はモニタ用フォトダイオード１ｂ’に入射するので、モニタ用フォトダイオード１ｂ’で面発光レーザ１ａの出力であるレーザ光の強度を検出することができる。
【００４２】
ここで、面発光レーザ１ａの発光中心軸上にモニタ用フォトダイオード１ｂ’の受光部が位置するように、そのモニタ用フォトダイオード１ｂ’が配置されていることが好ましい。そして、モニタ用フォトダイオード１ｂ’が検出した受光量に基づいて、面発光レーザ１ａの駆動信号を制御する自動出力制御（ＡＰＣ：Ａｕｔｏ　Ｐｏｗｅｒ　Ｃｏｎｔｒｏｌ）回路を基板３に設けることが好ましい。ここで、モニタ用フォトダイオード１ｂ’及び面発光レーザ１ａは、それぞれ配線２２’とボインディングパッド２１などを介して自動出力制御回路又はドライバ回路などに電気的に接続される。
これらにより、面発光レーザ１ａのレーザ出力（発光量）が所望の一定値に自動制御されるので、面発光レーザ１ａのレーザ出力を周囲温度の変化及び経時変化などにかかわらずに所望の一定値に保つことが可能となる。
【００４３】
さらに、図５に示すように、面発光レーザ１ａの上面又は下面には、モニタ用フォトダイオード１ｂ’の代わりに又はモニタ用フォトダイオード１ｂ’に重ねて、微小タイル状素子からなる他の面発光レーザ１ａ’を、透明接着剤７を介して重ねて貼り合わせることが好ましい。図５は本実施形態の光通信モジュールの他の応用例を示す要部概略断面図である。ここで、面発光レーザ１ａの発光波長（λ１）と他の面発光レーザ１ａ’の発光波長（λ２）とは異なっていることが好ましい。
【００４４】
そして、面発光レーザ１ａの出射レーザ光が他の面発光レーザ１ａ’に入射しないように、また、他の面発光レーザ１ａ’の出射レーザ光が面発光レーザ１ａに入射しないように、各面発光レーザ１ａ，１ａ’が配置されていることが好ましい。すなわち、面発光レーザ１ａの中心軸と面発光レーザ１ａ’の中心軸とが所望の間隔ｄだけずれて重ね合わせられていることが好ましい。
これは、一方の面発光レーザから出射されたレーザ光によって、他の面発光レーザが励起されて光が出射してしまうことを防ぐためである。
【００４５】
これらにより、複数の面発光レーザ１ａ，１ａ’から出射された波長の異なる複数のレーザ光（λ１、λ２）を１本の光ファイバ４で伝送する波長多重（ＷＤＭ）光通信用の光通信モジュールについて、簡易且つ迅速に、また、低コストで精密に製造することができる。
【００４６】
（第２実施形態）
次に、本発明の第２実施形態に係る光通信モジュールについて図６及び図７を参照して説明する。図６は本発明の第２実施形態に係る光通信モジュールの概略組立図である。図７は図６に示す光通信モジュールの概略断面図である。ここで、上記図１乃至及び図５に示す第１実施形態の光通信モジュールと同一の構成要素については同一符号を付けている。
【００４７】
本光通信モジュールでは、第１実施形態の光通信モジュールとは異なり、基板３の上面に、面発光レーザ１ａ及びフォトダイオード１ｂを接着材で接着している。また、基板３の上面には、微小タイル状素子からなるヘテロバイポーラトランジスタ（ＨＢＴ）集積回路３２も接着剤で接着されている。このＨＢＴは、面発光レーザ１ａのドライブ用のトランジスタと、フォトダイオード１ｂの検出信号増幅用のトランジスタである。
【００４８】
そして、基板３における面発光レーザ１ａ、フォトダイオード１ｂ及びＨＢＴ３２が接着された面がベースブロック２との接着面となるように、また、ベースブロック２の側面であって光ファイバのガイド穴２３の底面に対向する面に、面発光レーザ１ａ及びフォトダイオード１ｂが配置されるように、基板３がベースブロック２に透明接着材７を介して接着されている。ここで、光ファイバのガイド穴２３（第１穴）の中心軸と面発光レーザ１ａの発光中心軸とが略同一となるように、面発光レーザ１ａが配置されている。また、光ファイバのガイド穴２３（第２穴）の中心軸とフォトダイオード１ｂの受光中心軸とが略同一となるように、フォトダイオード１ｂが配置されている。
【００４９】
これらにより、本実施形態の光通信モジュールは、第１実施形態の光通信モジュールと同様に、光ファイバのガイド穴２３に光ファイバ４を差し込むだけで、光ファイバ４と面発光レーザ１ａ及び光ファイバ４とフォトダイオード１ｂについて、精密に位置決めすることができ、光通信モジュールの製造期間を短縮することができるとともに、製造コストを低減することができる。その他、本実施形態の光通信モジュールは、上記第１実施形態の光通信モジュールと同様の変形例に適用でき、同様の効果を有することができる。
【００５０】
また、本実施形態の光通信モジュールは、基板３をベースブロック２へ接着する前に、基板３に設けられた面発光レーザ１ａ、フォトダイオード１ｂ、ドライバ回路及びＡＰＣ回路などをテストすることができる。これにより、製造工程において不具合な光通信モジュールが作られることを抑えることができ、さらなる製造コストの低減化及び製造期間の短縮化を図ることができる。
【００５１】
（微小タイル状素子の製造方法）
次に、上記微小タイル状素子及び上記光通信モジュールの製造方法について図８乃至図１７を参照して説明する。本製造方法では、微小タイル状素子としての化合物半導体デバイス（化合物半導体素子）を基板となるシリコン・ＬＳＩチップ上に接合する場合について説明するが、半導体デバイスの種類及びＬＳＩチップの種類に関係なく本発明を適用することができる。なお、本実施形態における「半導体基板」とは、半導体物資から成る物体をいうが、板形状の基板に限らず、どのような形状であっても半導体物資であれば「半導体基板」に含まれる。
【００５２】
＜第１工程＞
図８は本光通信モジュールの製造方法の第１工程を示す概略断面図である。図８において、基板１１０は、半導体基板であり、例えばガリウム・ヒ素化合物半導体基板とする。基板１１０における最下位層には、犠牲層１１１を設けておく。犠牲層１１１は、アルミニウム・ヒ素（ＡｌＡｓ）からなり、厚さが例えば数百ｎｍの層である。
例えば、犠牲層１１１の上層には機能層１１２を設ける。機能層１１２の厚さは、例えば１μｍから１０（２０）μｍ程度とする。そして、機能層１１２において半導体デバイス（半導体素子）１１３を作成する。半導体デバイス１１３としては、例えば発光ダイオード（ＬＥＤ）、面発光レーザ（ＶＣＳＥＬ）、フォトダイオード（ＰＤ）、高電子移動度トランジスタ（ＨＥＭＴ）、ヘテロバイポーラトランジスタ（ＨＢＴ）などが挙げられる。これらの半導体デバイス１１３は、何れも基板１１０上に多層のエピタキシャル層を積層して素子が形成されたものである。また、各半導体デバイス１１３には、電極も形成し、動作テストも行う。
【００５３】
＜第２工程＞
図９は本光通信モジュールの製造方法の第２工程を示す概略断面図である。本工程においては、各半導体デバイス１１３を分割するように分離溝１２１を形成する。分離溝１２１は、少なくとも犠牲層１１１に到達する深さをもつ溝とする。例えば、分離溝の幅及び深さともに、１０μｍから数百μｍとする。また、分離溝１２１は、後述するところの選択エッチング液が当該分離溝１２１を流れるように、行き止まりなく繋がっている溝とする。さらに、分離溝１２１は、碁盤のごとく格子状に形成することが好ましい。
また、分離溝１２１相互の間隔を数十μｍから数百μｍとすることで、分離溝１２１によって分割・形成される各半導体デバイス１１３のサイズを、数十μｍから数百μｍ四方の面積をもつものとする。分離溝１２１の形成方法としては、フォトリソグラフィとウェットエッチングによる方法、またはドライエッチングによる方法を用いる。また、クラックが基板に生じない範囲でＵ字形溝のダイシングで分離溝１２１を形成してもよい。
【００５４】
＜第３工程＞
図１０は本光通信モジュールの製造方法の第３工程を示す概略断面図である。本工程においては、中間転写フィルム１３１を基板１１０の表面（半導体デバイス１１３側）に貼り付ける。中間転写フィルム１３１は、表面に粘着剤が塗られたフレキシブルな帯形状のフィルムである。
【００５５】
＜第４工程＞
図１１は本光通信モジュールの製造方法の第４工程を示す概略断面図である。本工程においては、分離溝１２１に選択エッチング液１４１を注入する。本工程では、犠牲層１１１のみを選択的にエッチングするために、選択エッチング液１４１として、アルミニウム・ヒ素に対して選択性が高い低濃度の塩酸を用いる。
【００５６】
＜第５工程＞
図１２は本光通信モジュールの製造方法の第５工程を示す概略断面図である。本工程においては、第４工程での分離溝１２１への選択エッチング液１４１の注入後、所定時間の経過により、犠牲層１１１のすべてを選択的にエッチングして基板１１０から取り除く。
【００５７】
＜第６工程＞
図１３は本光通信モジュールの製造方法の第６工程を示す概略断面図である。第５工程で犠牲層１１１が全てエッチングされると、基板１１０から機能層１１２が切り離される。そして、本工程において、中間転写フィルム１３１を基板１１０から引き離すことにより、中間転写フィルム１３１に貼り付けられている機能層１１２を基板１１０から引き離す。
これらにより、半導体デバイス１１３が形成された機能層１１２は、分離溝１２１の形成及び犠牲層１１１のエッチングによって分割されて、所定の形状（例えば、微小タイル形状）の半導体素子（上記実施形態の「微小タイル状素子」）とされ、中間転写フィルム１３１に貼り付け保持されることとなる。ここで、機能層の厚さが例えば１μｍから８μｍ、大きさ（縦横）が例えば数十μｍから数百μｍであるのが好ましい。
【００５８】
＜第７工程＞
図１４は本光通信モジュールの製造方法の第７工程を示す概略断面図である。本工程においては、（微小タイル状素子１６１が貼り付けられた）中間転写フィルム１３１を移動させることで、最終基板となるベースブロック２の所望の位置に微小タイル状素子１６１をアライメントする。ここで、ベースブロック２は、図１及び図２に示すように、光ファイバのガイド穴２３が設けられている。そこで、例えば、光ファイバのガイド穴２３の中心軸と微小タイル状素子１６１がなす面発光レーザ１ａの発光中心軸とが略同一となるように、アライメントする。また、ベースブロック２の所望の位置には、微小タイル状素子１６１を接着するための透明な接着剤１７３を塗布しておく。この接着剤は微小タイル状素子１６１に塗布しておいてもよい。
【００５９】
＜第８工程＞
図１５は本光通信モジュールの製造方法の第８工程を示す概略断面図である。本工程においては、ベースブロック２の所望の位置にアライメントされた微小タイル状素子１６１を、中間転写フィルム１３１越しにコレット１８１で押しつけてベースブロック２に接合する。ここで、所望の位置には接着剤１７３が塗布されているので、そのベースブロック２の所望の位置に微小タイル状素子１６１が接着される。
【００６０】
＜第９工程＞
図１６は本光通信モジュールの製造方法の第９工程を示す概略断面図である。本工程においては、中間転写フィルム１３１の粘着力を消失させて、微小タイル状素子１６１から中間転写フィルム１３１を剥がす。
中間転写フィルム１３１の粘着剤は、ＵＶ硬化性又は熱硬化性のものにしておく。ＵＶ硬化性の粘着剤とした場合は、コレット１８１を透明な材質にしておき、コレット１８１の先端から紫外線（ＵＶ）を照射することで中間転写フィルム１３１の粘着力を消失させる。熱硬化性の接着剤とした場合は、コレット１８１を加熱すればよい。あるいは第６工程の後で、中間転写フィルム１３１を全面紫外線照射するなどして粘着力を全面消失させておいてもよい。粘着力が消失したとはいえ実際には僅かに粘着性が残っており、微小タイル状素子１６１は非常に薄く軽いので中間転写フィルム１３１に保持される。
【００６１】
＜第１０工程＞
本工程は、図示していない。本工程においては、加熱処理などを施して、微小タイル状素子１６１をベースブロック２に本接合する。
【００６２】
＜第１１工程＞
図１７は本光通信モジュールの製造方法の第１１工程を示す概略断面図である。本工程においては、微小タイル状素子１６１の電極とベースブロック２上の回路（ベースブロック２に予め設けておいたボインディングパッド２１など）を配線１９１により電気的に繋ぐ。次いで、図１及び図２に示すように、基板３のバンプ３１をボインディングパッド２１上にマウントすることにより、基板３の回路と微小タイル状素子１６１がなす半導体デバイス１１３（面発光レーザ１ａなど）とを電気的に繋ぐ。これらにより、一つの光通信モジュールを完成させる。
【００６３】
（応用例）
次に、上記実施形態の光通信モジュールの応用例について説明する。
図１８は一般的な短距離の通信に上記実施形態の光通信モジュールを用いた例を示す模式概念図である。パーソナルコンピュータ１００１から出力された電気信号は、電気ケーブル１００２を通って上記実施形態の光通信モジュール２０００に伝送される。この電気信号は、光通信モジュール２０００において光信号に変換されて光ファイバー４へ出力される。この光信号は、光ファイバー４を通って通信相手の光通信モジュール２０００に伝送される。この光信号は、光通信モジュール２０００において電気信号に変換されて、インターネット、ＬＡＮ、プロジェクター又は外部モニタなどの周辺機器などへ出力される。なお、これらの信号の流れと逆方向へも上記と同様にして信号を伝送することができる。
【００６４】
これらにより、本応用例によれば、パーソナルコンピュータとインターネット、ＬＡＮ又は周辺機器と間における通信を、従来よりも低コストで高速化することができるとともに、その通信に用いる配線をコンパクトにすることができ、さらに、電磁波障害（ＥＭＩ）の発生を抑制することができる。
【００６５】
図１９はノート型パーソナルコンピュータの構成要素として上記実施形態の光通信モジュールを用いた例を示す模式概念図である。ノート型パーソナルコンピュータ１００１は、ＣＰＵ１０１１とビデオコントローラ１０１２と一対の光通信モジュール２０００と光ファイバ４とディスプレイ１０１３とを有して構成されている。ＣＰＵ１０１１から出力された画像を示す信号は、ビデオコントローラ１０１２に入力されて所望の画像信号に変換される。この画像信号は、ノート型パーソナルコンピュータ１００１の本体側（キーボード側）に配置されている光通信モジュール２０００に入力されて光信号に変換され、光ファイバ４へ出力される。この光信号は、光ファイバ４を通って、ノート型パーソナルコンピュータ１００１の蓋側（ディスプレイ側）に配置されている光通信モジュール２０００に入力されて電気信号に変換され、ディスプレイ１０１３へ出力される。
【００６６】
これらにより、ＣＰＵから出力された画像を示す信号に対応する画像がディスプレイ１０１３に表示される。ここで、ノート型パーソナルコンピュータ１００１の本体と蓋とを接続するヒンジ部１０１４における信号線の取り回しには、寸法的制約及び電磁波障害（ＥＭＩ）の発生防止のための制約がある。しかし、本応用例によれば、ヒンジ部１０１４における信号線の取り回しに光ファイバ４を用いているので、１）１本の通信路の伝送レートが高くなるため、１本から数本の光ファイバをヒンジ部１０１４に通すだけでよくなり、２）光は電磁波放射しないため、電磁波障害（ＥＭＩ）の発生を抑制することができる。そして、ノート型パーソナルコンピュータ１００１又は携帯電話に光通信モジュールを適用するには、超小型の光通信モジュールが必要となるが、本実施形態の光通信モジュールであれば、容易にノート型パーソナルコンピュータ１００１又は携帯電話に組み込むことが可能となる。
【００６７】
なお、本発明の技術範囲は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更を加えることが可能であり、実施形態で挙げた具体的な材料や層構成などはほんの一例に過ぎず、適宜変更が可能である。
【００６８】
例えば、上記実施形態におけるベースブロックへの面発光レーザ又はフォトダイオードの接着に用いる接着材、ベースブロックへの基板の接着に用いる接着材は、液滴吐出方式を用いて塗布してもよい。これにより、光通信モジュールの製造時における接着剤、非透明材及び透明保護部材の使用量を大幅に低減することができ、製造コストを低減でき、製造期間を短縮化することもできる。
【００６９】
また、上記実施形態では、発光素子として面発光レーザを用いたが、発光素子として端面発光レーザ又はフォトダイオードを適用することも可能である。
【００７０】
また、上記実施形態における面発光レーザ及びフォトダイオードの上面を非透明部材で被うことが好ましい。これにより、面発光レーザ又は光ファイバから出射された光などによる迷光の発生を抑制することができ、雑音の発生を低減することができる。
【００７１】
【発明の効果】
以上の説明で明らかなように、本発明によれば、光ファイバのガイド穴が設けられている透明なベースブロックに微小タイル状素子を接着した構成を有するので、光ファイバの入射端又は出射端と発光素子又は受光素子との位置合わせを、簡易に且つ高精度に行うことが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１実施形態に係る光通信モジュールの概略組立図である。
【図２】同上の光通信モジュールの概略断面図である。
【図３】同上の光通信モジュールに光ファイバを固定する構成を加えた状態を示す概略断面図である。
【図４】本実施形態の光通信モジュールの応用例を示す要部概略断面図である。
【図５】本実施形態の光通信モジュールの応用例を示す要部概略断面図である。
【図６】第２実施形態に係る光通信モジュールの概略組立図である。
【図７】同上の光通信モジュールの概略断面図である。
【図８】第１及び第２実施形態に係る光通信モジュールの製造方法の第１工程を示す概略断面図である。
【図９】同上の製造方法の第２工程を示す概略断面図である。
【図１０】同上の製造方法の第３工程を示す概略断面図である。
【図１１】同上の製造方法の第４工程を示す概略断面図である。
【図１２】同上の製造方法の第５工程を示す概略断面図である。
【図１３】同上の製造方法の第６工程を示す概略断面図である。
【図１４】同上の製造方法の第７工程を示す概略断面図である。
【図１５】同上の製造方法の第８工程を示す概略断面図である。
【図１６】同上の製造方法の第９工程を示す概略断面図である。
【図１７】同上の製造方法の第１１工程を示す概略断面図である。
【図１８】本実施形態の光通信モジュールを用いた短距離通信の例を示す模式概念図である。
【図１９】本実施形態の光通信モジュールを内蔵したノート型パーソナルコンピュータの一例を示す模式概念図である。
【符号の説明】
１ａ、１ａ’　面発光レーザ
１ｂ、１ｂ’　フォトダイオード
２　　　　　　ベースブロック
３　　　　　　基板
４　　　　　　光ファイバ
５　　　　　　筐体
６　　　　　　接着剤
７　　　　　　透明接着剤
２１　　　　　ボンディングパッド
２２　　　　　メタル配線
２３　　　　　光ファイバのガイド穴
３１　　　　　バンプ
３２　　　　　集積回路
【図１】
2004021034.tif 000003
【図２】
2004021034.tif 000004
【図３】
2004021034.tif 000005
【図４】
2004021034.tif 000006
【図５】
2004021034.tif 000007
【図６】
2004021034.tif 000008
【図７】
2004021034.tif 000009
【図８】
2004021034.tif 000010
【図９】
2004021034.tif 000011
【図１０】
2004021034.tif 000012
【図１１】
2004021034.tif 000013
【図１２】
2004021034.tif 000014
【図１３】
2004021034.tif 000015
【図１４】
2004021034.tif 000016
【図１５】
2004021034.tif 000017
【図１６】
2004021034.tif 000018
【図１７】
2004021034.tif 000019
【図１８】
2004021034.tif 000020
【図１９】
2004021034.tif 000021
【手続補正書】
【提出日】平成15年9月29日(2003.9.29)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】特許請求の範囲
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
微小タイル状素子と、
前記微小タイル状素子が接着され、光ファイバのガイド穴が設けられている透明な部材からなるベースブロックと、を有することを特徴とする光通信モジュール。
【請求項２】
前記微小タイル状素子と前記ベースブロックは、透明性を有する接着材で接着されていることを特徴とする請求項１記載の光通信モジュール。
【請求項３】
前記光通信モジュールは、前記微小タイル状素子と電気的に接続された基板を有することを特徴とする請求項１又は２記載の光通信モジュール。
【請求項４】
前記微小タイル状素子は、発光素子と受光素子のうちの少なくとも一方を有することを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載の光通信モジュール。
【請求項５】
前記ベースブロックは、少なくとも２つの前記微小タイル状素子が接着されており、
前記微小タイル状素子の少なくとも１つが発光素子であり、前記微小タイル状素子の少なくとも１つが受光素子であることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載の光通信モジュール。
【請求項６】
前記光ファイバのガイド穴の中心軸と前記発光素子の発光中心軸とが略同一であることを特徴とする請求項４又は５に記載の光通信モジュール。
【請求項７】
前記発光素子を有する微小タイル状素子には、該発光素子から放射された光を検出するモニタ用受光素子を有する微小タイル状素子が重ねて貼り合わせられていることを特徴とする請求項４又は５に記載の光通信モジュール。
【請求項８】
前記発光素子を有する微小タイル状素子には、該発光素子とは異なる波長の光を放射する発光素子を有する微小タイル状素子が少なくとも１枚重ねて貼り合わせられていることを特徴とする請求項４又は５に記載の光通信モジュール。
【請求項９】
前記基板は、シリコン基板であることを特徴とする請求項３記載の光通信モジュール。
【請求項１０】
前記光通信モジュールは、
前記ガイド穴に差し込まれた光ファイバの長手方向に対して、一辺が略平行となるように前記ベースブロックに接続された筐体と、
前記ベースブロックの光ファイバのガイド穴の周囲における該ベースブロック、前記筐体及び前記光ファイバにかかるように充填されたファイバ固定用接着剤とを有することを特徴とする請求項１記載の光通信モジュール。
【請求項１１】
透明な部材からなるベースブロックに、光ファイバのガイド穴を非貫通に設け、
前記ベースブロックの表面であって、前記光ファイバのガイド穴の底面に対向する面に、発光素子又は受光素子を有する微小タイル状素子を接着し、
前記発光素子の駆動電流又は前記受光素子の検出電流が流れる金属配線を前記微小タイル状素子及び前記ベースブロックに設け、
前記金属配線と電気的に接続する集積回路を有する基板を前記ベースブロックに接着することを特徴とする光通信モジュールの製造方法。
【請求項１２】
前記金属配線は、液滴吐出方式を用いて設けることを特徴とする請求項１１記載の光通信モジュールの製造方法。
【請求項１３】
前記ベースブロックへの前記微小タイル状素子の接着と、前記ベースブロックへの前記基板の接着とに用いる接着剤を、液滴吐出方式で塗布することを特徴とする請求項１１記載の光通信モジュールの製造方法。
【請求項１４】
透明な部材からなるベースブロックに、光ファイバのガイド穴を非貫通に設け、
基板に、発光素子又は受光素子を有する微小タイル状素子を接着し、
前記ベースブロックの表面であって該光ファイバのガイド穴の底面に対向する面に、前記発光素子又は受光素子が配置されるように、前記基板を該ベースブロックに接着することを特徴とする光通信モジュールの製造方法。
【請求項１５】
請求項１乃至１０のいずれか一項に記載の光通信モジュールを備えたことを特徴とする電子機器。