(57)【要約】  【課題】  光素子を搭載したキャリアを、実装用基板に固定した光ファイバに精度良く、かつ簡便に位置決め固定することができる光素子モジュールを提供すること。  【解決手段】  実装用基板１に光ファイバ２ａと光ファイバ２ａに接続された光接続手段（光ファイバ２ａおよびその端面２ｄ）と光素子５が搭載されたキャリア４とを実装してなり、キャリア４は、上面４ａに光素子５を搭載するための電極４ｂが形成され、下面４ｄにＶ型断面溝４ｅが形成されており、光接続手段（光ファイバ２ａ）に対してＶ型断面溝４ｅを当接させて位置決めされている光素子モジュールＡである。光素子５を搭載したキャリア４を、実装用基板１に固定された光接続手段（光ファイバ２ａおよびその端面２ｄ）に精度良く、かつ簡便に位置決めして、両者の光軸を精度良く位置合わせして実装することができる。【選択図】  図１
2005122084.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
実装用基板に光ファイバと該光ファイバに接続された光接続手段と発光素子および受光素子の少なくとも一方が搭載されたキャリアとを実装してなり、前記キャリアは、上面に前記発光素子および前記受光素子の少なくとも一方を搭載するための電極が形成され、下面にＶ型断面溝が形成されており、前記光接続手段に対して前記Ｖ型断面溝を当接させて位置決めされていることを特徴とする光素子モジュール。
【請求項２】
前記キャリアは単結晶シリコンから成り、前記Ｖ型断面溝はエッチングによって形成されていることを特徴とする請求項１記載の光素子モジュール。
【請求項３】
前記光接続手段は、前記光ファイバの端部がその端面を光軸に対して略４５度に加工されたものであることを特徴とする請求項１または請求項２記載の光素子モジュール。
【請求項４】
前記発光素子および受光素子の少なくとも一方と前記光接続手段との間にレンズが配置されていることを特徴とする請求項３記載の光素子モジュール。
【請求項５】
前記光ファイバは、前記キャリアと前記実装用基板とによって挟持されていることを特徴とする請求項３または請求項４記載の光素子モジュール。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光ファイバ通信に用いられる光伝送モジュール等を構成する、光ファイバと発光素子あるいは受光素子である光素子とが実装された光素子モジュールに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、光ファイバを通信信号の伝送路に用いた通信技術、すなわち光ファイバ通信は、大陸間海底ケーブル通信を初めとして、長距離幹線系通信，都市網通信，そして一般家庭やオフィス内の通信へと展開されている。中でも、一般家庭やオフィス内の通信としての光ファイバ通信においては、今後の普及に際して一層の低コスト化および高速化が要求されている。
【０００３】
その要求に対する最も大きな技術的課題は、光信号を伝送する光ファイバと、発光素子や受光素子等の光信号−電気信号の変換素子とを実装して接続する変換手段である光伝送モジュールとしての光素子モジュールの高性能化および低コスト化である。すなわち、電気信号を光信号に変換する半導体発光素子と光ファイバとを組み合わせた光送信モジュールと、その逆に光信号を電気信号に変換する半導体受光素子と光ファイバとを組み合わせた光受信モジュールとを、またはそれらを一体的に組み合わせた一体型光モジュールをより高速に動作させ、小型にし、そのモジュールが実装される回路基板等への実装性を上げ、かつ低コストに製作することが、光ファイバ通信の普及におけるポイントである。
【０００４】
なお、これ以降、半導体発光素子を初めとする発光素子と半導体受光素子を初めとする受光素子とを総じて光素子と呼ぶこととする。
【０００５】
その光素子モジュールの小型化および低コスト化に対しては、光素子モジュールの部品点数をできる限り減らし、また光ファイバと光素子との光軸合わせ作業をより簡便なものにする取り組みがなされている。例えば、光素子と光ファイバとの間に用いる結合レンズを除いて直接結合にしたり、高精度に加工された実装基板を用いることでモジュールの各構成部品を保持する筐体を除いたり、光素子および光ファイバを実装する実装機器によるこれらの位置決めのみで組立てを行なったりするといった開発が進められて久しい。
【０００６】
そのうち、例えば特許文献１に開示されている半導体モジュールにおいては、低コストで簡単な構成の半導体モジュールを実現するために、各光学部品間の光接続や光結合を片方の端面のみの無調芯で行なうことが提案されている。
【０００７】
ここでは、シリコン基板上に形成された方形溝に方形の外形断面を有する光ファイバが埋設されて固着されており、それを跨ぐ形でキャリアが金属パッド上に実装され、そのキャリア上に受光素子（フォトダイオード）が搭載されている。キャリアの断面はコの字をしており、その中心には光通過孔が形成されている。そして、方形断面をした光ファイバの端部の出射端面を軸線方向に45度に傾斜させている。これによれば、基板上の金属パッドに合わせてキャリアあるいは光素子を実装することで、光信号を効率良く検出できる位置に両者を精度良く実装することができるというものである。
【特許文献１】特開平９−186348号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
光素子モジュールにおいて、光素子と光ファイバとの光軸の位置ずれは、通常は１μｍ以内が許容量である。これは、光ファイバとしてコアの直径が約10μｍのシングルモード光ファイバと発光素子として半導体レーザとを用いる場合の値であるが、光軸に許容量を超える位置ずれが生じた場合には、光ファイバに結合させる光信号レベルが低下するために信号伝送に必要なレベルが確保できないという重大な欠陥を生じることとなる。
【０００９】
例えば、特許文献１に開示された半導体モジュールの場合であれば、シリコン基板上に形成された方形溝に光ファイバを埋設して固着するが、方形溝の加工精度、光ファイバの外形精度、そして両者のはめ合いの精度を合算すると、光ファイバについては理想的な位置から１μｍ以上のずれが生じてしまうことになるという問題点がある。
【００１０】
従って、光送信モジュール、すなわち光素子が発光素子の場合には、実装用基板の表面上に形成された他の方形溝を介して所定の位置に位置決めされて実装されるが、光ファイバと発光素子との光軸の位置ずれ量は許容量の１μｍを超えてしまい、光送信モジュールを効率良く、低コストで製作することが困難であるという問題点がある。
【００１１】
また、光受信モジュール、すなわち光素子が面型受光素子（面型フォトダイオード）の場合には、断面がコの字形をしたキャリアに面型受光素子を搭載して実装用基板に実装しておき、そのキャリアを、実装用基板に形成されたボンディング固定用金属パッドに脚部底面を基準にして位置決めをして、金属ペーストや光学接着剤，エポキシ樹脂等で固定されている。すなわち、受光素子はキャリアに搭載されて実装用基板に対して位置決めされることになり、キャリアに対する受光素子の実装位置ずれ、および実装用基板に対するキャリアの実装位置ずれが生じてしまうことにより、キャリアの製作精度を合わせると受光素子は実装用基板に対して大きな位置ずれを持って実装されることになるという問題点がある。
【００１２】
よって、これらの位置ずれ量を合算すると最終的に光ファイバと受光素子とは大きな相対位置ずれを持つことになるため、高精度な実装が要求される光受信モジュールを効率良く、低コストで提供できないという問題がある。
【００１３】
また、近年では高性能かつ低コストな面型発光素子として面型半導体レーザ（ＶＣＳＥＬ）が多く用いられている。この面型半導体レーザは、量産性も高く、今後益々光通信用の光源として用いられることになるであろうが、上記の面型受光素子と類似の構造であることから、同様な実装構造が用いられることになるため、この場合も実装位置ずれやキャリアの製作精度が同様に発生するため、効率良く光送信モジュールを製作することは難しいという問題点がある。
【００１４】
併せて、光ファイバ通信で一般的に用いられる光ファイバは、円形の断面をしたガラス製またはプラスチック製の繊維であり、特許文献１に開示された半導体モジュールの特徴とは合致しないという問題点もある。
【００１５】
本発明は以上のような従来の技術における問題点に鑑みて案出されたものであり、その目的は、面型発光素子および面型受光素子を初めとする光素子を搭載したキャリアを、実装用基板に固定した光ファイバに精度良く、かつ簡便に位置決め固定することができる、高性能で小型化が可能であり、かつ低コストな光素子モジュールを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
本発明の光素子モジュールは、実装用基板に光ファイバとこの光ファイバに接続された光接続手段と発光素子および受光素子の少なくとも一方が搭載されたキャリアとを実装してなり、前記キャリアは、上面に前記発光素子および前記受光素子の少なくとも一方を搭載するための電極が形成され、下面にＶ型断面溝が形成されており、前記光接続手段に対して前記Ｖ型断面溝を当接させて位置決めされていることを特徴とするものである。
【００１７】
また、本発明の光素子モジュールは、上記構成において、前記キャリアは単結晶シリコンから成り、前記Ｖ型断面溝はエッチングによって形成されていることを特徴とするものである。
【００１８】
また、本発明の光素子モジュールは、上記各構成において、前記光接続手段は、前記光ファイバの端部がその端面を光軸に対して略45度に加工されたものであることを特徴とするものである。
【００１９】
さらに、本発明の光素子モジュールは、上記構成において、前記発光素子および受光素子の少なくとも一方と前記光接続手段との間にレンズが配置されていることを特徴とするものである。
【００２０】
また、本発明の光素子モジュールは、上記各構成において、前記光ファイバは、前記キャリアと前記実装用基板とによって挟持されていることを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００２１】
本発明の光素子モジュールによれば、実装用基板に光ファイバとこの光ファイバに接続された光接続手段と発光素子および受光素子の少なくとも一方が搭載されたキャリアとを実装してなり、キャリアは、上面に発光素子および受光素子の少なくとも一方を搭載するための電極が形成され、下面にＶ型断面溝が形成されており、光接続手段に対してＶ型断面溝を当接させて位置決めされていることから、発光素子および受光素子の少なくとも一方を電極に対して精密に位置決めすることでキャリア自らもＶ型断面溝によって光接続手段に対して位置決めされるので、発光素子および受光素子の少なくとも一方を搭載したキャリアを、実装用基板に固定され光ファイバに接続された光接続手段に精度良く、かつ簡便に位置決めして、光接続手段の光軸と光素子の光軸とを精度良く位置合わせして固定し実装することができる。また、実装用基板にキャリアを実装し、そのキャリアに光素子が搭載され、キャリアのＶ型断面溝に光接続手段が当接される構造であるために、光素子から光接続手段までを極めて短距離に配置できるので、光素子モジュールの小型化も図ることができる。さらに、キャリアに安価な単結晶シリコンを用い、それにエッチングによってＶ型断面溝を形成することにより、同一ウェハから大量にかつ一括してキャリアの加工が可能であるため、従来よりも量産性が高く低コスト化にも有利なものとなる。その結果、高性能で小型化が可能であり、しかも低コストな光素子モジュールを提供することができる。
【００２２】
さらに、本発明の光素子モジュールによれば、光接続手段が、光ファイバの端部がその端面を光軸に対して略45度に加工されたものであるときには、光素子が発光素子の場合はその出射光はその端面で90度反射されて光ファイバに入射することとなるし、光素子が受光素子の場合は光ファイバを伝搬した光信号はその端面で90度反射されて受光素子に入射することとなるので、実装用基板上のキャリアの実装部と光ファイバを搭載するＶ型断面溝とを同一面に配置することができるものになるため、実装用基板の製作が容易になり、かつ光素子と光ファイバとの実装面が平行になった実装し易い光素子モジュールを最小の部品点数で実現できるものとなる。
【００２３】
さらに、本発明の光素子モジュールによれば、発光素子および受光素子の少なくとも一方と光接続手段との間にレンズが配置されているものであるときには、光素子が発光素子の場合にはその出射光は、レンズによって集光してから、その後に略45度に加工された光ファイバの端面に入射させることができ、一方、光素子が受光素子の場合には光ファイバの端面から光素子への入射光は、レンズによって集光してから光素子の受光面に入射させることができるので、光素子と光ファイバとの結合効率をレンズを配置しない場合に比較して高めることが可能となるため、光信号レベルのより高い光素子モジュールを効率良く実現できるものとなる。
【００２４】
さらにまた、光ファイバがキャリアと実装用基板とによって挟持されているものとしたとき、例えばキャリアに形成したＶ溝によって光ファイバを実装用基板に押し付けて固定するものとしたときには、実装用基板に光ファイバを固定するための光ファイバ押さえ等の専用部品を用いなくともよく、光素子モジュールの構成部品を最少にでき、光部品モジュールの一層の小型化を図ることができる。併せて、光素子を搭載し、必要に応じてレンズを配置したキャリアを実装用基板に実装する作業と光ファイバを実装用基板に位置決めして固定する作業とを同一工程で行なえるため、光素子モジュールの組立が簡便に、かつ精度良く行なえるものとなり、小型かつ高性能で、しかもより低コストな光素子モジュールを実現できるものとなる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２５】
以下、図面を参照しつつ本発明の光素子モジュールについて詳細に説明する。
【００２６】
図１は本発明の光素子モジュールの実施の形態の一例を示す、光素子モジュールＡの斜視図である。また、図２は図１に示す光素子モジュールＡの分解斜視図である。図１および図２に示す光素子モジュールＡにおいて、１は実装用基板、１ａ〜１ｃは実装用基板１の上面に形成されたＶ溝である。２ａは光ファイバ、２ｂはフェルール、２ｃは光ファイバ２ａのフェルール２ｂ側の端面、２ｄは光ファイバ２ａの端面、２はこれらによる光ファイバ組立体である。この例では、光ファイバ２ａとその端面２ｄとが光接続手段を構成している。３は光ファイバ押さえ、４はキャリア、４ａはキャリア４の上面、４ｂは金属電極、４ｃはハンダ、４ｅはキャリア４の下面に形成されたＶ型断面溝、４ｆはＶ型断面溝４ｅの貫通部分であり、５は発光素子および受光素子の少なくとも一方である光素子である。
【００２７】
実装用基板１は、例えばシリコン単結晶から成り、光ファイバ２ａおよびフェルール２ｂの外径にそれぞれ合わせた幅のＶ溝１ａおよび１ｂが形成されている。この例では、Ｖ溝１ｂは実装用基板１を貫通して形成されている。また、光ファイバ２ａの端面２ｄと光素子５とが光接続される周辺には、断面形状が略凹形のＶ型断面溝１ｃが形成されている。Ｖ型断面溝１ｃの形成には、例えば実装用基板１が単結晶シリコンから成る場合であれば、アルカリ溶液によるエッチング法を用いるとよい。また、実装用基板１の光素子５が搭載されたキャリア４が実装される部位の周辺には、金属薄膜等による各種の電極パターン（図示せず）が形成されている。
【００２８】
光ファイバ２ａは、光ファイバ通信で広く一般的に用いられる断面が円形のものであり、他の光ファイバ（図示せず）と接続される側の端部には光コネクタ用のフェルール２ｂが取り付けられ、他の光ファイバの端面と対向して接続される端面２ｃは、研磨等で平滑な面が形成されている。他方、光素子５と光接続する側の端面２ｄは、光ファイバ２ａの光軸に対して略45度の面に加工されている。この端面２ｄの加工においては、光ファイバ２ａに一旦支持材を取付けて研磨を行ない、後で支持材を取り除く方法を用いることができるし、あるいはガラス製光ファイバ２ａのへき開端面を利用して、光ファイバ２ａの切断時に形成する方法を用いることも可能である。この略45度の端面２ｄによって、光ファイバ２ａの光軸は略90度変換され、光信号は光素子５に対して略90度反射し、光素子５と光ファイバ２ａとの光接続が可能になる。
【００２９】
光ファイバ組立体２は、実装用基板１のＶ溝１ａに沿って光ファイバ２ａを、およびＶ溝１ｂに沿ってフェルール２ｂをそれぞれ位置決めして配置され、光ファイバ２ａが光ファイバ押さえ３でＶ溝１ａに押さえつけられた後に、接着剤や金属ペースト等を用いて固定されて実装される。
【００３０】
このとき、光ファイバ２ａの略45度に加工した端面２ｄの光軸方向の回転角度は、光ファイバ組立体２の位置決めの際に光ファイバ２ａとフェルール２ｂとを回転させることによって、所望の角度に位置決めして実装することが容易に行なえる。ここで、光ファイバ押さえ３を透明なガラス板で形成すると、光ファイバ押さえ３を通して上方から光ファイバ２ａの位置や接着剤の浸透具合等が目視で容易に観察できて好適である。なお、耐熱性等の信頼性が強く要求される場合は、光ファイバ２ａおよびフェルール２ｂの周囲、ならびにＶ型断面溝１ａおよび１ｂの側面に金等のメタライズを施しておいて、両者をハンダ付けで固定するとよい。
【００３１】
この図１および図２に示す例では、光ファイバ組立体２として光ファイバ２ａとフェルール２ｂとを予め一体に組み立てたものを用いた例を示しているが、フェルール２ｂを用いずに光ファイバ２ａのみを実装用基板１の上面に実装してもよい。光ファイバ組立体２の場合はフェルール２ｂによって光コネクタが形成できるため、光ファイバの着脱が可能な光素子モジュールを構成することができる。また、光ファイバ２ａのみを実装用基板１の上面に実装する場合は、フェルール２ｂが無い分だけ光素子モジュールの薄型化や小型化を図ることができる。
【００３２】
また、この例では光接続手段として光ファイバ２ａの端部を利用し、その端面２ｄを光ファイバ２ａの光軸に対して略45度に加工したものを用いているが、光接続手段をこのように構成することによって、光素子５が発光素子の場合はその出射光はその端面で90度反射されて光ファイバ２ａに入射することとなるし、光素子５が受光素子の場合は光ファイバ２ａを伝搬した光信号はその端面で90度反射されて受光素子に入射することとなるので、実装用基板１のキャリア４の実装部と光ファイバ２ａを実装するＶ溝１ａとを同一面に配置することができるようになるため、実装用基板１の製作が容易になり、かつ光素子５と光ファイバ２ａとの実装面が平行になった実装し易い光素子モジュールを最小の部品点数で実現できるものとなる。なお、光ファイバ２ａと光素子５とを光接続するための光接続手段としては、この他にも、微小な球形レンズを用いてもよい。この場合は、実装基板１上のＶ溝に搭載した球形レンズに対してキャリア４の裏面に形成したＶ型断面溝４ｅを当接して位置決めすることで、光素子５と球形レンズと光ファイバ２ａとを正確に位置決めすることができるため、同様に光素子モジュールを小型かつ低コストに構成することができる。
【００３３】
なお、光ファイバ２ａの光軸に対する端面２ｄの角度の略45度というのは、ここでは45度を中心として42度から48度を指している。この光ファイバ２ａの光軸に対する端面２ａの角度は厳密に45度でなくとも、この範囲であれば光接続は良好な特性となる。従って、端面２ｄの加工精度に対する余裕度は高い。
【００３４】
次に、キャリア４について、図３（ａ）にその上面から見た斜視図、図３（ｂ）にその下面から見た斜視図を示す。
【００３５】
キャリア４はその上面４ａに面型発光素子および面型受光素子等の光素子５に給電や電気信号の授受を行なうための電極としての金属電極４ｂが光素子５の金属電極（図示せず）と合致したパターンで形成されている。光素子５は、その発光面または受光面をこの金属電極４ｂが形成されたキャリア４側に向けて、キャリア４の上面４ａに位置決め実装されて搭載される。光素子５の実装にはハンダ４ｃを用い、光素子５との電気的接続と熱的接続とを同時に行なうようにするとよい。このハンダ４ｃは、金属電極４ｂの一部に薄膜蒸着等によって予め形成しておくとよい。
【００３６】
キャリア４の金属電極４ｂが形成された上面４ａと対向する下面４ｄにはＶ型断面溝４ｅが形成されており、この例ではＶ型断面溝４ｅはキャリア４の上面４ａまで貫通して貫通部分４ｆを有している。面型発光素子または面型受光素子の光素子５の発光領域または受光領域はこの貫通部分４ｆの上に位置するように配置され、これによって貫通部分４ｆを通してその下方に位置するように位置決めされる光ファイバ２ａの端面２ｄ等の光接続手段と光接続され、この空間を通して光信号の授受が可能になる。
【００３７】
キャリア４は例えば単結晶シリコンから成るものであり、単結晶シリコンから成る場合には、Ｖ型断面溝４ｅは実装用基板１のＶ溝１ａ〜１ｃと同様にアルカリ溶液によるエッチング法を用いて精度良く形成することができる。
【００３８】
例えば、（１００）方位に切り出された単結晶シリコンウェハにフォトリソグラフィを施してキャリア４の下面４ｄとなる側の表面にシリコンの酸化膜によるエッチングマスクパターンを形成しておき、このウェハをＫＯＨ等のアルカリ水溶液に一定時間浸漬することによって、正確に54.7度の角度を有する斜面を形成しながらエッチングが進み、ばらつきが１μｍ以下の高精度なＶ型断面溝４ｅを容易かつ精度良く形成することができる。そして、エッチングをさらに進めることにより、キャリア４の上面４ａとなる側の表面にまで貫通したＶ型断面溝４ｅも容易に形成することができる。
【００３９】
下面４ｄにＶ型断面溝４ｅが形成され、上面４ａに金属電極４ｂに接続された光素子５が搭載されたキャリア４は、実装用基板１の上面に実装された光接続手段、この例では光ファイバ２ａの端面２ｄ側の端部の上に重ねて載置され実装される。その際、本発明の光素子モジュールＡにおいては、光接続手段、ここでは光ファイバ２ａの外周面に対してキャリア４に形成されたＶ型断面溝４ｅを当接させて位置決めされて実装される。これにより、Ｖ型断面溝４ｅが光ファイバ２ａの外周面に確実に沿った状態で配置されることとなるので、キャリア４は光接続手段である光ファイバ２ａの端部に対して正確に位置決めされ、光ファイバ２ａから光接続手段（ここでは光ファイバ２ａおよび端面２ｄ）を介して変換された光軸と、キャリア４に搭載された光素子５の光軸とが正確に位置決めされる。これによって、従来の半導体モジュールで生じていたようなキャリアの位置ずれや、それによる光ファイバと光素子との光軸の位置ずれは解消することができる。
【００４０】
なお、キャリア４は実装用基板１上にハンダや接着剤等を用いて固定すればよい。これらハンダや接着剤等が硬化するまでの間も、キャリア４およびそれに搭載された光素子５の光ファイバ２ａの光軸に対する位置はＶ型断面溝４ｅによって正確に制御しながら、キャリア４を実装用基板１の略凹形のＶ溝１ｃに対して正確に位置決めして実装することができる。
【００４１】
このとき、キャリア４のＶ型断面溝４ｅの開口幅と実装用基板１のＶ溝１ａの開口幅とを同じ幅にしておくことで、光ファイバ２ａの中心は両方のＶ型断面溝４ｅとＶ溝１ｂとの中間に位置するように配置されることになるため、光ファイバ２ａが実装用基板１およびキャリア４の両側から均等に押さえつけられるようになって、キャリア４の位置決め効果が最大限に発揮できるものとすることができる。
【００４２】
例えば、外径が125μｍの光ファイバ２ａを用いる場合であれば、Ｖ溝１ａの開口幅を144μｍにしておけば、光ファイバ２ａの中心軸は実装用基板１の実装面と一致する。同じく、キャリア４のＶ型断面溝４ｅの開口幅を同じ幅にしておけば、実装用基板１の実装面とキャリア４の下面４ｄとを密着させることによって、光ファイバ２ａはその両者から均等に押し付けられることとなり、光ファイバ２ａへの偏った応力付与や、高低温負荷時の微動が抑えられるものとなって都合がよい。
【００４３】
次に、図４〜図７に本発明の光素子モジュールの実施の形態の他の例を示す。図４は本発明の光素子モジュールの実施の形態の他の例を示す、光素子モジュールＢの斜視図である。また、図５は図４に示す光素子モジュールＢの分解斜視図である。さらに、図６は図４に示す光素子モジュールＢのａ−ａ’線断面図である。そして、図７（ａ）は光素子モジュールＢにおけるキャリアの上面から見た斜視図、図７（ｂ）は（ａ）の斜視図の貫通部分４ｆと金属電極４ｂを拡大したキャリアの要部拡大上面図、図７（ｃ）はキャリアの下面から見た斜視図である。これら図４〜図７において、図１〜図３と同様の箇所には同じ符号を付してあり、重複する説明は省略する。
【００４４】
図４〜図７に示す光素子モジュールＢにおいて、実装用基板１は光素子モジュールＡにおける実装用基板１と同様に、シリコン単結晶からなり、Ｖ溝１ａおよび１ｂが形成されている。同じく光ファイバ組立体２も、光素子モジュールａにおける光ファイバ組立体２と同様に、光ファイバ２ａ，フェルール２ｂ，端面２ｃ，光接続する側の端面２ｄを有しており、この光ファイバ組立体２も光素子モジュールａにおける光ファイバ組立体２と同様に、実装用基板１のＶ溝１ａおよび１ｂに沿って位置決めして配置される。
【００４５】
この例におけるキャリア４は、図７（ａ）〜（ｃ）に示すように、その上面４ａに面型発光素子および面型受光素子等の光素子５の金属電極（図示せず）と合致したパターンの金属電極４ｂが形成されている。光素子５は、その発光面または受光面をこの上面４ａに向けて位置決め実装されて搭載される。その実装には、金属電極４ｂの一部に予め薄膜蒸着等によって形成されたハンダ４ｃを用いる。
【００４６】
キャリア４の上面４ａと対向する下面４ｄにはＶ型断面溝４ｅが形成されており、光素子５の発光領域または受光領域が配置される箇所には貫通部分４ｆが設けられている。このＶ型断面溝４ｅおよび貫通部分４ｆは、光素子モジュールＡにおけるのと同様に、特定の方位に切り出された単結晶シリコンウェハに対してフォトリソグラフィによる酸化膜によるエッチングマスクパターンを形成し、アルカリ水溶液によるエッチングを行なって形成される。この形成方法であれば、Ｖ型断面溝４ｅおよび貫通部分４ｅを一括して同時に形成することができるため、両者の中心軸は自ずと一致したものにすることができる。貫通部分４ｆは光素子５の発光領域または受光領域に合わせたサイズで形成されており、光素子５が面型発光素子の場合であれば数十μｍ角程度のサイズであり、面型受光素子の場合であれば数百μｍ角程度のサイズである。このような貫通部分４ｆに対して、光素子５は、貫通部分４ｆと発光領域および受光領域が一致する様に画像認識等を用いて位置決め実装される。
【００４７】
この光素子モジュールＢにおいては、光素子５と光接続手段としての光ファイバ２ａの端面２ｄとの間にレンズ６を配置している。この例では、レンズ６は球形をしており、ガラス等の透明な材料で形成されている。このレンズ６はＶ型断面溝４ｅの斜面に当接させて、その光軸が光ファイバ２ａの端面２ｄと光素子５とを結ぶ光軸に一致するように位置決めされ、接着剤等を用いて固定される。このようにしてレンズ６を配置すれば、エッチングによって形成されるＶ型断面溝４ｅは正確に54.7度の角度の斜面を形成するため、レンズ６の中心軸、すなわち光軸はＶ型断面溝４ｅの中心軸と精度良く一致させることができる。その結果、レンズ６の中心軸は特別な位置合わせ操作を行なわなくとも貫通部分４ｆの中心とも一致させることができる。
【００４８】
この光素子モジュールＢにおけるキャリア４の下面４ｄの一部にはＶ溝４ｇが形成されている。このＶ溝４ｇは中心をキャリア４のＶ型断面溝４ｅの中心に一致させて形成されている。両方の溝４ｅ・４ｇとも下面４ｄから上面４ａに向かって同じ向きにエッチングを行なうことによって形成されるものであるため、エッチング用の酸化膜は下面４ｄ側に一括して形成すれば良く、その位置精度はマスクパターンの作成精度と同じ程度の良好なものとすることができる。すなわち、Ｖ溝４ｇとＶ型断面溝４ｅの位置ずれは１μｍ未満に抑制することができる。従って、Ｖ溝４ｇとＶ型断面溝４ｅの内部に固定したレンズ６との位置決めも同程度の位置精度で行なうことができる。そして、このキャリア４のＶ溝４ｇによって光ファイバ２ａを実装用基板１の上面のＶ溝１ａに押し付けるようにして位置決めしながら、キャリア４と実装用基板１とによって光ファイバ２ａが挟持されるため、光素子モジュールＡにおいて用いた光ファイバ押さえ３を用いなくとも光ファイバ２ａを簡便にかつ精度良く位置決めして固定することができる。
【００４９】
このキャリア４は、上面４ａに光素子５を搭載し、Ｖ型断面溝４ｅにレンズ６を固定した状態にて、光ファイバ組立体２を固定した実装用基板１の上面に実装される。その際には、キャリア４のＶ溝４ｇを光ファイバ２ａの外周面に当接させて位置決めして配置をする。これにより、光ファイバ２ａ，Ｖ溝４ｇ，Ｖ型断面溝４ｅ，レンズ６，貫通部分４ｆおよび光素子６の位置決めが同時に可能になる。なお、光素子５は、キャリア４を実装用基板１に実装した後にキャリア４の上面４ａに搭載しても構わない。
【００５０】
このとき、光素子５と光ファイバ２ａの光接続手段となる側の端面２ｄとの間隔は、キャリア４の厚みで制御することが可能である。キャリア４の厚みは、例えばシリコン単結晶を用いる場合であれば、使用するシリコン単結晶ウェハの厚みによって決めることができるため、数十μｍ程度の十分な精度で制御することができる。そして、レンズ６の固定位置は、レンズ６が当接されるキャリア４のＶ型断面溝４ｅの幅によって制御される。エッチングによるＶ型断面溝４ｅの寸法精度は前述した通りに１μｍ以下の高精度なものであるため、レンズ６の固定位置はそれと同等の精度で制御することが可能である。従って、光素子５からレンズ６，そして光ファイバ２ａの光接続手段となる側の端面２ｄまでの距離は、特別な位置合わせ操作を行なわなくとも十分に高精度に設定することができる。
【００５１】
このような本発明の光素子モジュールＢによれば、光素子５と光接続手段としての光ファイバ２ａの端面２ｄとの間にレンズ６が配置されていることから、光素子５が発光素子の場合にはその出射光は、レンズ６によって集光してから、その後に光ファイバ２ａの端面２ｄに入射させることができ、一方、光素子５が受光素子の場合には光ファイバ２ａの端面２ｄから光素子５への入射光をレンズ６によって集光してから光素子５の受光面に入射させることができるので、光素子５と光ファイバ２ａとの結合効率をレンズ６を配置しない場合に比較して高めることが可能となるため、光信号レベルのより高い光素子モジュールを効率良く実現できるものとなる。
【００５２】
また、このような光素子モジュールＢによれば、光ファイバ２ａがＶ溝４ｇにより位置決めされてキャリア４と実装用基板１とによって挟持されていることから、実装用基板１に光ファイバ２ａを固定するための光ファイバ押さえ３等の専用部品を用いなくともよく、光素子モジュールの構成部品を最少にでき、一層の小型化を図ることができる。併せて、レンズ６を配置したキャリア４を実装用基板１に実装する作業と光ファイバ２ａを実装用基板１に位置決めして固定する作業とを同一工程で行なえるため、光素子モジュールの組立が簡便に、かつ精度良く行なえるものとなり、小型かつ高性能で、しかもより低コストな光素子モジュールを実現できるものとなる。
【００５３】
なお、本発明は以上の実施の形態の例に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の変更を施すことは何ら差し支えない。例えば、以上の実施の形態の例では光ファイバ２ａと光素子５とは一対であったが、複数対としてもよく、その場合には光信号の並列伝送が可能な多チャンネルの光素子モジュールを実現することができるものとなる。さらに、フェルール２ｂは円筒形のものを示したが、多チャンネルを同時一括接続する方形のものを用いてもよい。
【００５４】
また、光素子モジュールＢにおいてレンズ６としては球形のものを示したが、レンズ６は半球形状や円柱状等の種々の形状のものでもよく、いずれの形状であってもキャリア４のＶ型断面溝４ｅの斜面に当接させて位置決めを行なうことで、良好な位置精度で光素子５と光接続手段との間に配置して光素子５と光接続手段との結合効率を高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【００５５】
【図１】本発明の光素子モジュールの実施の形態の一例を示す斜視図である。
【図２】本発明の光素子モジュールの実施の形態の一例を示す分解斜視図である。
【図３】（ａ）および（ｂ）は、それぞれ本発明の光素子モジュールの実施の形態の一例におけるキャリアの上面から見た斜視図および下面から見た斜視図である。
【図４】本発明の光素子モジュールの実施の形態の他の例を示す斜視図である。
【図５】本発明の光素子モジュールの実施の形態の他の例を示す分解斜視図である。
【図６】本発明の光素子モジュールの実施の形態の他の例を示す、図４のａ−ａ’線断面図である。
【図７】（ａ）〜（ｃ）は、それぞれ本発明の光素子モジュールの実施の形態の他の例におけるキャリアの上面から見た斜視図、（ａ）の斜視図の貫通部分４ｆと金属電極４ｂを拡大した要部拡大上面図、および下面から見た斜視図である。
【符号の説明】
【００５６】
Ａ，Ｂ・・・光素子モジュール
１・・・実装用基板
１ａ，１ｂ，１ｃ・・・Ｖ溝
２・・・光ファイバ組立体
２ａ・・・光ファイバ
２ｂ・・・フェルール
２ｃ・・・光ファイバ２ａのフェルール２ｂ側の端面
２ｄ・・・光ファイバ２ａの光素子５と光接続する側の端面
３・・・光ファイバ押さえ
４・・・キャリア
４ａ・・・キャリア４の上面
４ｂ・・・金属電極（電極）
４ｃ・・・ハンダ
４ｄ・・・キャリア４の下面
４ｅ・・・Ｖ型断面溝
４ｆ・・・貫通部分
４ｇ・・・Ｖ溝
５・・・光素子（面型発光素子および面型受光素子の少なくとも一方）
６・・・レンズ
【図１】
2005122084.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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