(57)【要約】    【課題】  本発明は、光結合損失を低減可能な、信頼性の高い光部品、光通信装置、電子機器、及び光部品の製造方法を提供することを目的としている。    【解決手段】  発光部又は受光部１３上に透明な樹脂からなる突起部１５を有する光素子１１と、光素子１１を突起部１５が当接するように載置する透光性樹脂膜１９と、突起部１５が透光性樹脂膜１９を押圧するように、光素子１１と透光性樹脂膜１９とを固定する固定化手段１７と、を備える光部品により上記課題を解決する。【選択図】    図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
発光部又は受光部上に透明な樹脂からなる突起部を有する光素子と、
前記光素子を前記突起部が当接するように載置する透光性樹脂膜と、
前記突起部が前記透光性樹脂膜を押圧するように、前記光素子と前記透光性樹脂膜とを固定する固定化手段と、
を備えることを特徴とする光部品。
【請求項２】
前記光素子と前記透光性樹脂膜との間隙に、フィラーを含有するアンダーフィル材が充填されている、請求項１に記載の光部品。
【請求項３】
前記固定化手段が、前記突起部が前記透光性樹脂膜を押圧して当該透光性樹脂膜に屈折率分布を生ぜしめるように、前記光素子と前記透光性樹脂膜とを固定する手段である、請求項１又は請求項２に記載の光部品。
【請求項４】
前記屈折率分布が、凸レンズとしての作用を有する、請求項３に記載の光部品。
【請求項５】
前記固定化手段が、前記光素子の前記発光部又は前記受光部の周囲に複数配置されたスペーサであり、前記突起部が前記透光性樹脂膜を押圧する押圧力の限界値を定める、請求項１乃至４のいずれかに記載の光部品。
【請求項６】
前記透光性樹脂膜が少なくとも片面に配線膜を備え、
前記固定化手段が、前記光素子と前記配線膜との電気的接続を図るための前記発光部又は前記受光部から突き出した突起状の接続端子である、請求項１乃至５のいずれかに記載の光部品。
【請求項７】
前記透光性樹脂膜が、前記接続端子と前記配線膜との接続部位に対応する部位に、前記配線膜が露出するように形成された孔部を有し、前記接続端子が前記孔部を介して前記配線膜に接続されている、請求項６に記載の光部品。
【請求項８】
前記透光性樹脂膜の光素子が搭載されたのと反対側の面であって、前記光素子の前記突起部で押圧された部位に対応する部位を押圧するように、前記光素子の光軸上に固定される光ファイバをさらに含む、請求項１乃至７のいずれかに記載の光部品。
【請求項９】
前記突起部が、液滴吐出法により形成されたマイクロレンズである、請求項１乃至８のいずれかに記載の光部品。
【請求項１０】
請求項１乃至９のいずれかに記載の光部品を備えたことを特徴とする光通信装置。
【請求項１１】
請求項１乃至９のいずれかに記載の光部品を備えたことを特徴とする電子機器。
【請求項１２】
光素子の発光部又は受光部が形成された面の当該発光部又は当該受光部上に、透明な樹脂からなる突起部を形成する第１工程と、
前記発光部又は受光部が形成された面の前記突起部の周囲に、主面の高さが突起部の高さよりも低い複数の突起状の接続端子を形成する第２工程と、
少なくとも片面に配線膜が形成された透光性樹脂膜の前記配線膜に、前記接続端子の主面が接触するように前記配線膜に前記接続端子を接続する第３工程と、
を含むことを特徴とする光部品の製造方法。
【請求項１３】
光素子の発光部又は受光部が形成された面の当該発光部又は当該受光部上に、透明な樹脂からなる突起部を形成する第１工程と、
前記発光部又は受光部が形成された面の前記突起部の周囲に、複数の突起状の接続端子を形成する第２工程と、
少なくとも片面に配線膜が形成された透光性樹脂膜の前記接続端子が設置される部位に、前記配線膜が露出するように前記透光性樹脂膜に孔部を形成する第３工程と、
前記孔部を介して前記接続端子を前記配線膜に接続する第４工程と、
を含むことを特徴とする光部品の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光通信システムに好適に用いられる光部品、光通信装置、電子機器、及び光部品の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、情報通信の高速化・大容量化の要請から、光通信システムの開発が進んでいる。
このような光通信システムにおいては、電気信号を光信号に変換する発光素子と光信号を電気信号に変換する受光素子相互間を光ファイバで接続する構成が基本となる。このような発光素子や受光素子などの光素子と光ファイバを接続可能とするために、光素子と光ファィバとを光学的に接続するための光通信モジュールが利用されている。例えば、特許文献１（特開２０００−３４９３０７号公報）には、基板（プラットフォーム）に形成された貫通穴を利用して光素子と光ファイバとの位置決めをし得る光通信モジュールが開示されている。この光通信モジュールでは、基板に固定した光素子と光ファイバとの間に、光素子と基板との間の応力等を緩和するために、光透過性を有する樹脂を充填した例が記載されている。
【特許文献１】特開２０００−３４９３０７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかし、上記例のように光素子と基板との間に光透過性樹脂を充填する場合、充填時に気泡等による微細な空隙が生じる場合があり、光結合損失が生じる虞がある。
また、一方で、透光性樹脂膜を介して光素子を基材上に載置する場合、光透過性樹脂を光素子と透光性樹脂膜との間に充填し硬化させると、光透過性樹脂の硬化収縮により透光性樹脂膜の光ファイバと接する側が凹部状に窪んでしまい、光ファイバを透光性樹脂膜に突き当てた場合に光ファイバと透光性樹脂膜との間に空隙が生じ、光結合損失が生じる虞がある。
【０００４】
そこで、本発明は、光結合損失を低減可能な、信頼性の高い光部品、光通信装置、電子機器、及び光部品の製造方法を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明は、上記課題を解決すべく、発光部又は受光部上に透明な樹脂からなる突起部を有する光素子と、前記光素子を前記突起部が当接するように載置する透光性樹脂膜と、前記突起部が前記透光性樹脂膜を押圧するように、前記光素子と前記透光性樹脂膜とを固定する固定化手段と、を備える光部品である。
【０００６】
かかる構成によれば、光素子の発光部又は受光部に形成された突起部が透光性樹脂膜を押圧するように固定されており、光素子から透光性樹脂膜までの間を空気を介さず光が進行し得るので、戻り光等による光損失を低減することが可能となり、信頼性の高い光部品を提供し得る。また、アンダーフィル材を光素子と透光性樹脂膜との間に充填する場合には、アンダーフィル材の充填時に気泡等による空隙が生じ、これにより光損失が生じる虞がある。また、光素子と透光性樹脂膜との間にアンダーフィル材を充填し硬化させる場合、光透過性樹脂の硬化収縮により透光性樹脂膜の光ファイバと接する側が凹部状に窪んでしまい、光ファイバを透光性樹脂膜に突き当てる場合に光ファイバと透光性樹脂膜との間に空隙が生じて光結合損失が生じる虞がある。しかし、本発明によれば、予め形成された突起部を透光性樹脂膜に押し当てているため、このような問題は生じない。また、光素子が突起部によっても支えられることとなるため、外部応力をより緩和することが可能となり、耐衝撃性が良好となる。さらに、一般に、光素子と光素子の載置面との間に、熱応力等を緩和させるために、フィラーを含有するアンダーフィル材（以下、フィラー含有アンダーフィル材ともいう）を充填したい場合がある。しかし、フィラー含有アンダーフィル材を光路上に配置した場合、フィラーによる光散乱等により、光の損失が生じる虞がある。また、フィラーによる光損失を回避するために、フィラーを含有するアンダーフィル材とフィラーを含有しないアンダーフィル材とを配置分けすることは困難である。これに対し、本発明によれば、光素子の突起部が透光性樹脂膜を押圧するよう固定するので、突起部の端面と透光性樹脂膜とを密着され、フィラー含有アンダーフィル材を用いても、発光部又は受光部と例えば光ファイバ等の導光路との光路上にフィラー含有アンダーフィル材が入り込むことがなく、光結合損失を低減させることができる。
【０００７】
前記光素子と前記透光性樹脂膜との間隙に、フィラー含有アンダーフィル材が充填されていることが好ましい。これによれば、外部からの衝撃に対する応力をより緩和することが可能となる。また、アンダーフィル材にフィラーを含有させることにより、アンダーフィル材に種々の特性を持たせることが可能となる。例えば、フィラーを含有することにより、熱膨張率を調整し、光素子と透光性樹脂膜との熱膨張率の差による界面剥離を防止することが可能となる。なお、通常、フィラーを含有しないアンダーフィル材では、熱膨張率の調整ができないため、光素子との間に熱膨張率差が生じた場合、熱衝撃によって界面が剥離するという現象を生じやすい傾向にある。
【０００８】
前記固定化手段が、前記突起部が前記透光性樹脂膜を押圧して当該透光性樹脂膜に屈折率分布を生ぜしめるように、前記光素子と前記透光性樹脂膜とを固定する手段であることが好ましい。
【０００９】
これによれば、透光性樹脂膜を突起部により押圧し、屈折率分布を形成することで、透光性樹脂膜にレンズとしての作用を持たせることが可能となるので、光素子から発せられる光又は光素子に入光する光を集光することが可能となる。また、一方で、光素子の発光部又は受光部が形成された面（発光面又は受光面）にマイクロレンズを形成し、マイクロレンズ表面での屈折を利用してレンズ効果を得る場合には、マイクロレンズの表面形状が保たれるよう透光性樹脂膜との間を所定距離保つ必要がある。これに対し、本発明では、透光性樹脂膜の内部に生じる屈折率分布を利用するので、光素子と透光性樹脂膜との間隔をより狭めることが可能となり、導光路（光ファイバ）との距離を狭めることが可能となる。よって、光結合効率をより向上させることが可能になる。なお、屈折率分布は、突起部及び透光性樹脂膜の双方に形成されていてもよい。
【００１０】
前記屈折率分布が、凸レンズとしての作用を有するものであることが好ましい。これにより、透光性樹脂膜を透過する光を集光することが可能となる。
突出部の形状は、特に限定するものではないが、透光性樹脂膜に凸レンズと同様の作用を有する屈折率分布を形成し得るものが好ましい。具体的には、透光性樹脂膜に、中心部ほど屈折率が高くなるような屈折率分布を付与し得るものが挙げられ、より具体的には、半球状のものが挙げられる。
【００１１】
前記固定化手段が、前記光素子の前記発光部又は前記受光部の周囲に複数配置されたスペーサであり、前記突起部が前記透光性樹脂膜を押圧する押圧力の限界値を定めるものであることが好ましい。これによれば、光素子の突起部を透光性樹脂膜に押圧した状態で固定することが可能であると共に、押圧力（押圧強度）の限界値を定めることが可能となるので、屈折率分布の制御が可能となる。また、過度に押圧することによる透光性樹脂膜の破損等を防止することも可能となる。
【００１２】
前記透光性樹脂膜が少なくとも片面に配線膜を備え、前記固定化手段が、前記光素子と前記配線膜との電気的接続を図るための前記発光部又は前記受光部から突き出した突起状の接続端子であることが好ましい。これによれば、電気的接続を図る接続端子と固定化手段とを兼ねることが可能となるので、構造を単純化することが可能となる。
【００１３】
前記透光性樹脂膜が、前記接続端子と前記配線膜との接続部位に対応する部位に、前記配線膜が露出するように形成された孔部を有し、前記接続端子が前記孔部を介して前記配線膜に接続されていることが好ましい。これによれば、光素子の発光面又は受光面をより導光路側に近付けることが可能となるので、光結合効率をより向上させることが可能となる。
【００１４】
前記透光性樹脂膜の光素子が搭載されたのと反対側の面であって、前記光素子の前記突起部で押圧された部位に対応する部位を押圧するように、前記光素子の光軸上に固定される光ファイバをさらに含んでもよい。光ファイバを透光性樹脂膜に押し当てることで、物理的接触（PC: physical contact）が可能となり、光損失を低減することが可能となる。また、透光性樹脂膜が光素子の突起部により押圧されることで光ファイバ側に突出した場合に、この突出部をさらに光ファイバにより押し返すことにより、屈折率分布を生じさせ、凸レンズとしての作用を持たせることが可能となる。
【００１５】
前記突起部が、液滴吐出法により形成されたマイクロレンズであることが好ましい。これによれば、レンズ形状を容易に制御することが可能となる。また、中心部ほど屈折率の高い凸の屈折率分布型のレンズを形成することが可能となる。
【００１６】
本発明の他の態様は、上記光部品を備えた光通信装置である。これによれば、上記光部品を備えるので、光結合損失が少なく、耐衝撃性が良好な信頼性の高い光通信モジュールを提供し得る。
本発明の他の態様は、光部品を備えた電子機器である。これによれば、上記光部品を備えるので、光結合損失が少なく、耐衝撃性が良好な信頼性の高い光通信モジュールを提供し得る。
【００１７】
本発明の他の態様は、光素子の発光部又は受光部が形成された面の当該発光部又は当該受光部上に、透明な樹脂からなる突起部を形成する第１工程と、前記発光部又は受光部が形成された面の前記突起部の周囲に、主面の高さが突起部の高さよりも低い複数の突起状の接続端子を形成する第２工程と、少なくとも片面に配線膜が形成された透光性樹脂膜の前記配線膜に、前記接続端子の主面が接触するように前記配線膜に前記接続端子を接続する第３工程と、を含む光部品の製造方法を提供するものである。
【００１８】
これによれば、接続端子の主面の高さ（ギャップ設定高さ）が、突起部の高さよりも低い。よって、光素子と透光性樹脂膜を接合する際、接続端子の主面が透光性樹脂膜に接続するまで光素子を押圧することにより、突起部の押圧量を調整し、突起部により透光性樹脂膜が押圧されることにより生じる屈折率分布を所定の分布に調整することが可能となる。このような方法によれば、光結合損失が少なく、耐衝撃性が良好な光部品を製造することが可能となる。
【００１９】
前記突起部がマイクロレンズであり、前記第１工程が、液滴吐出法によりマイクロレンズを形成する工程であることが好ましい。これによれば、簡便な方法により、所望の屈折率分布を有する光部品を製造することが可能となる。
【００２０】
本発明の他の態様は、光素子の発光部又は受光部が形成された面の当該発光部又は当該受光部上に、透明な樹脂からなる突起部を形成する第１工程と、前記発光部又は受光部が形成された面の前記突起部の周囲に、複数の突起状の接続端子を形成する第２工程と、少なくとも片面に配線膜が形成された透光性樹脂膜の前記接続端子が設置される部位に、前記配線膜が露出するように前記透光性樹脂膜に孔部を形成する第３工程と、前記孔部を介して前記接続端子を前記配線膜に接続する第４工程と、を含む光部品の製造方法である。これによれば、光素子の発光面又は受光面から導光路までの距離をより近接させた光部品を容易に製造することが可能となる。
【００２１】
前記突起部がマイクロレンズであり、前記第１工程が、液滴吐出法によりマイクロレンズを形成する工程であることが好ましい。これによれば、簡便な方法により、所望の屈折率分布を有する光部品を製造することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。
【００２３】
（第一の実施形態）
図１は、本実施形態に係る光部品を説明するための断面図である。図２は、本実施形態に用いられる光素子を説明するための図であり、図２（Ａ）は斜視図、図２（Ｂ）は上面図を示す。
【００２４】
図１に示すように、本実施形態の光部品５０は、光素子１１、光素子１１の発光部又は受光部１３上に備えられる透明な樹脂からなる突起部１５、突起部１５の周囲に配置される固定化手段１７、光素子１１を載置する透光性樹脂膜１９、及びアンダーフィル材から主に構成されている。
【００２５】
光素子１１は、透光性樹脂膜１９上にフェイスダウン実装されており、発光部又は受光部１３が透光性樹脂膜１９を向くように透光性樹脂膜１９上に載置される。したがって、光素子１１と光ファイバ等の導光路（図１において図示せず）との光の授受は、透光性樹脂膜１９を介して行われる。光素子１１としては、例えば、光部品５０が情報送信側に用いられる場合にはＶＣＳＥＬ（面発光レーザ）などの発光素子が用いられ、情報受信側に用いられる場合にはＰＤ等の受光素子が用いられる。以下、本実施形態では、光素子１１としてＶＣＳＥＬを用いた場合を例に採り説明する。
【００２６】
図２（Ａ）及び図２（Ｂ）に示すように、ＶＣＳＥＬ１１の発光部１３上には、透明な樹脂からなる突起部１５が形成されており、突起部１５の周囲には固定化手段１７が配置されている。
【００２７】
突起部１５は、透光性樹脂膜１９を押圧して、透光性樹脂膜１９内に内部応力を発生させることにより屈折率分布を形成するためのものである。したがって、突起部１５の形状は、透光性樹脂膜１９に凸レンズとしての作用を有する屈折率分布を形成し得る形状のものであればよい。本実施形態では、突起部１５として半球状のマイクロレンズを用いる。突起部１５は、例えばアクリル系紫外線硬化型樹脂などのレーザ光を透過可能な樹脂から構成される。突起部１５としてのマイクロレンズは、例えば、液滴吐出技術を用いて紫外線硬化型樹脂などを滴下することにより製造することが可能である。滴下した樹脂は、表面張力で球面状になるが、滴下量により球面の状態（半径や中心位置等）が変化するため、樹脂の滴下量を調整することによりレンズ形状を調整することが可能である。
【００２８】
固定化手段１７は、ＶＣＳＥＬ１１と透光性樹脂膜１９とを、ＶＣＳＥＬ１１上に形成された突起部１５が透光性樹脂膜１９を押圧して屈折率分布を生じせしめるように、ＶＣＳＥＬ１１と透光性樹脂膜１９とを固定するものである。この固定化手段１７は、また、後述する透光性樹脂膜１９上に形成された配線膜２３とＶＣＳＥＬ１１との電気的接続を図る接続端子を兼ねていてもよい。このような固定化手段１７（接続端子）の形状は、ＶＣＳＥＬ１１の発光部１３が形成された面（以下、発光面２９という）から突出した突起状を有するものであれば特に限定されるものではなく、例えば、はんだバンプ、スタッドバンプ又はワイヤバンプなどが用いられる。また、固定化手段１７の主面１８の高さ（ＶＣＳＥＬ１１と透光性樹脂膜１９との間隔を設定するギャップ設定高さ）は、ＶＣＳＥＬ１１と透光性樹脂膜１９の固定時に、突起部１５が透光性樹脂膜１９を押圧し得れば、特に限定するものではない。
【００２９】
固定化手段１７は、突起部１５が透光性樹脂膜１９を押圧する押圧力の限界値を定めるスペーサの役割を果たすものであってもよい。透光性樹脂膜１９が平坦な面からなる場合には、押圧力の限界値を定めるという観点からは、固定化手段１７の主面１８の高さＹ１（ギャップ設定高さ）が、ＶＣＳＥＬ１１の高さＹ２よりも低いことが好ましい。固定化手段１７の主面１８の高さＹ１を調整することで、透光性樹脂膜１９を押圧する押圧力の限界値を種々に変化させることが可能となるので、透光性樹脂膜１９に形成される屈折率分布を所望の分布に容易に調整することが可能となる。固定化手段１７が接続端子を兼ねる場合には、固定化手段１７の構成材料は導電性を有し、ＶＣＳＥＬ１１を支持し得る強度を有するものであれば特に限定されるものではなく、例えばＡｕ（金）等が挙げられる。接続端子として機能する固定化手段１７は、例えば、アノード電極３３及びカソード電極３５の上側に形成される。
【００３０】
本実施形態では、固定化手段１７は、突起部（マイクロレンズ）１５のそれぞれの近傍（周囲）に４つずつ形成される。なお、各マイクロレンズ１５の周囲に形成する固定化手段１７の数は４つに限定されるものではなく、１つ以上の所望の数を適宜選択することが可能である。
【００３１】
透光性樹脂膜１９は、例えばポリイミド、エポキシ樹脂などの光を透過可能な樹脂から構成される。可撓性を有し、取扱いが容易という観点からは、ポリイミド膜が好適に用いられる。透光性樹脂膜１９は、少なくとも片面に形成される配線膜２３（第１配線膜２３ａ又は第２配線膜２３ｂ）を含み構成されていてもよい。配線膜２３は、図示しない回路チップ等の電子部品との間の信号伝送を担うものであり、接続端子（固定化手段１７）を介してＶＣＳＥＬ１１に接続されている。配線膜２３は、例えば銅などの導電体を用いて所定の形状（配線パターン）に形成される。このような透光性樹脂膜１９としては、フレキシブルプリント基板（ＦＰＣ）を用いてもよい。また、配線膜２３は、図１に示すように、透光性樹脂膜１９の両面に形成されていてもよい。特に、ＶＣＳＥＬ１１の高速動作に対応するためには、透光性樹脂膜１９、第１配線膜２３ａ及び第２配線膜２３ｂを含んで、高周波信号の伝送に適したマイクロストリップラインを構成することが好ましい。図１では、上面側（ＶＣＳＥＬ１１側）に形成された第１配線膜２３ａが伝送路となり、下面側（ＶＣＳＥＬ１１が設置されるのと反対側）に形成された第２配線膜２３ｂがグランド（基準電位）となる。
【００３２】
アンダーフィル材２１は、ＶＣＳＥＬ１１と透光性樹脂膜１９との間に必要に応じて充填されるものである。アンダーフィル材２１が充填されていると、外部からの衝撃に対する応力を緩和することが可能となる。また、フィラーを含有するアンダーフィル材を用いることにより、アンダーフィル材に種々の特性を持たせることが可能となる。例えば、シリカ等のフィラーを含有させ、アンダーフィル材の熱膨張率を調整することで、光素子と透光性樹脂膜との熱膨張率の差による界面剥離を防止することが可能となる。なお、一般に、フィラーを含有しないアンダーフィル材では、熱膨張率が大きいため、光素子との間に熱膨張率差が生じた場合、熱衝撃によって界面が剥離するという現象を生じやすい傾向にある。
【００３３】
次に、突起部１５により透光性樹脂膜１９に形成される屈折率分布の効果について説明する。図３は、透光性樹脂膜１９に形成される屈折率分布の効果について説明するための図である。ここで、図３（Ａ）は、屈折率分布が形成されていない従来の光部品を示す図であり、図３（Ｂ）は、屈折率分布が形成された光部品を示す図である。
【００３４】
例えば、放射角が全角で３５度程度で、放射角によって幾つかのモードを有するマルチモード発振をするＶＣＳＥＬと、コア径が５０μｍの高速タイプのＧＩ型（Graded Index：屈折率分布型）マルチモード光ファイバを用いる場合を例に採り説明する。ここで、ＧＩ型マルチモード光ファイバは中心でのＮＡが０．２１程度であり、カップリング可能な光の角度は２４度程度である。また、ＧＩ型マルチモード光ファイバでは、中心位置から離れるほどカップリング可能な光の角度は制限され（小さくなり）、コアの最端部の半径２５μｍで０となる。ＶＣＳＥＬからの出射光を直接ＧＩ型マルチモード光ファイバに入れようとした場合、図３（Ａ）に示すように、透光性樹脂膜１９に屈折率分布が形成されていない場合には、ＶＣＳＥＬ１１から出射された光（図中の一点鎖線）は、ＶＣＳＥＬ１１の出射角方向に広がっていく。したがって、ＶＣＳＥＬとＧＩ型マルチモード光ファイバの間隔が広い場合には、ＧＩ型マルチモード光ファイバの中心から離れるほど角度の大きな光が入射することになり、よりカップリング可能な光が減少することになる。例えばＶＣＳＥＬ１１とＧＩ型マルチモード光ファイバの間隔が１１０μｍであり、その間を屈折率１．５〜１．７の樹脂で埋められていると仮定した場合、約２０度以上の放射角の光はＧＩ型マルチモード光ファイバにカップリングできないことになる。したがって、放射角３５度の光のうち、２０度以上の光がカップリングできないと、多くのＶＣＳＥＬの発光モードが受信側に伝わらず、信号損失が大きいばかりか、信号波形に歪みが生じてしまう。また、ＶＣＳＥＬとＧＩ型マルチモード光ファイバの中心位置のズレによりさらにカップリングロスが生じるため、位置精度に高い精度が要求されることになる。
【００３５】
しかし、図３（Ｂ）に示すように、凸レンズの作用を有する屈折率分布を形成することで、ＶＣＳＥＬ１１から出射された光（図中の一点鎖線）を集光することが可能となるので、カップリングロスが少なく、信号歪みの小さい信号を送信することが可能となる。よって、位置調整のマージンを広げることが可能となる。
【００３６】
なお、屈折率分布は、突起部１５の形状、突起部１５及び透光性樹脂膜１９を構成する材料の選択、固定化手段１７の主面１８の高さ等を適宜調整することにより、所望の分布に形成することができる。
【００３７】
次に、本実施形態の光部品５０の製造方法について説明する。図４は、光部品５０の製造工程を説明するための図である。なお、以下において、ＶＣＳＥＬウェハ（母基材）１００と区別するために、単体のＶＣＳＥＬ１１をＶＣＳＥＬチップという。
【００３８】
まず、図４（Ａ）に示すように、複数のＶＣＳＥＬチップのそれぞれの基材となるべきＶＣＳＥＬウェハ（母基材）１００を用意する。このＶＣＳＥＬウェハ１００は、例えばＧａＡｓ基板等の半導体基板であり、複数の発光部１３が所定間隔で形成されている。
【００３９】
次に、図４（Ｂ）に示すように、ＶＣＳＥＬウェハ１００の一方面であって、各発光部１３の上側に突起部１５としてのマイクロレンズを形成する。マイクロレンズ１５の具体的な形成方法については種々の方法を採用し得るが、例えば本実施形態では、液滴吐出法（いわゆるインクジェット法）によって各マイクロレンズ１５を形成する。
【００４０】
具体的には、図４（Ｂ）に示すように、ＶＣＳＥＬウェハ１００上に液滴吐出装置１０２によって液状材料を滴下し、当該滴下した液状材料を硬化させることにより各マイクロレンズ１５を形成する。滴下する液状材料としては、例えば、光硬化性の樹脂材料や熱硬化性の樹脂材料などが好適に用いられる。本実施形態では紫外線硬化性の樹脂材料を用いる。滴下された樹脂材料はＶＣＳＥＬウェハ１００上で表面張力によって球状化するので、これに光照射装置１０４によって紫外光を照射して硬化させることにより、樹脂製のマイクロレンズ１５が得られる。液状の樹脂材料の粘性、形成時の雰囲気温度、ＶＣＳＥＬウェハ１００の表面形状や濡れ性などの条件を適宜選択することによって、所望形状（高さや径など）のマイクロレンズ１５を形成することができる。
【００４１】
次に、図４（Ｃ）に示すように、ＶＣＳＥＬウェハ１００の一方面上の複数箇所に、各マイクロレンズ１５の最上部よりも主面の高さが低い固定化手段１７を形成する。ここでマイクロレンズ１５の「最上部」とは、ＶＣＳＥＬウェハ１００の一方面（上面）を基準として最も高い部分をいい、図示の例では、基板面から半球状のマイクロレンズ１５の頂点が対応する。このマイクロレンズ１５の頂点よりも主面の高さが低くなるように固定化手段１７が形成される。
【００４２】
なお、マイクロレンズ１５の形成工程と固定化手段１７の形成工程とはその順番を入れ替えてもよく、同時に行ってもよい。
【００４３】
本実施形態では、固定化手段１７として、ワイヤボンディング法によりスタッドバンプを形成する。この場合には、予めＶＣＳＥＬウェハ１００の一方面上のスタッドバンプが形成されるべき位置にＡｕ（金）などからなるパッドを設けておく。そして、Ａｕなどの導電性材料からなるワイヤをパッドに押し当てて超音波をかけることによりワイヤとパッドとの界面で摩擦熱が発生し、ワイヤの先端が溶融してパッドに溶着する。その後、ワイヤを引きちぎることにより図示のようなスタッドバンプが形成される。
【００４４】
固定化手段１７の配置状態については、図２（Ａ）及び図２（Ｂ）に示したとおりである。本実施形態の製造工程が完了した後には、図示のようなＶＣＳＥＬチップ１１が得られる。なお、上述したスタッドバンプの形成時に用いるパッドは、例えば、ＶＣＳＥＬ１０のアノード電極３３やカソード電極３５の形成時に併せて形成しておけばよい。
【００４５】
次に、図４（Ｄ）に示すように、ＶＣＳＥＬウェハ１００を複数のＶＣＳＥＬチップ１１のそれぞれに対応する領域ごとに区分けするスクライブ線１１０を形成する。本工程は、例えば、ダイヤモンド・ソーなどの鋭利な刃を備えるダイシング装置１０６を用いて行われる。また本例では、スクライブ線１１０の形成時にＶＣＳＥＬウェハ１００の裏面（他方面）に保護用のシート状部材１０８を用いる。シート状部材１０８としては、例えばＰＥＴ（ポリエチレン・テレフタレート）などの樹脂からなるフィルムが用いられる。
【００４６】
次に、図４（Ｅ）に示すように、ＶＣＳＥＬウェハ１００を複数のＶＣＳＥＬチップ１１のそれぞれに対応する領域ごとに分離する亀裂１１６を形成する。本例では、ＶＣＳＥＬウェハ１００のスクライブ線１１０が形成された位置に対して当該ＶＣＳＥＬウェハ１００の裏面側（或いは表面側）からブレード１１４を打ち付け、ＶＣＳＥＬウェハ１００の各箇所を結晶面に沿って劈開させることにより亀裂１１６を形成する。
【００４７】
次に、図４（Ｆ）に示すように、ＶＣＳＥＬウェハ１００からシート状部材１０８を分離する。その後、上述した亀裂１１６に沿ってＶＣＳＥＬウェハ１００を分割することにより、図４（Ｇ）に示すように複数のＶＣＳＥＬチップ１１が得られる。
【００４８】
次に、図５（Ａ）及び図５（Ｂ）に示すように、ＶＣＳＥＬチップ１１の裏面を冶具１２０にて真空吸着し、片面に配線膜２３が形成された透光性樹脂膜１９に、発光面２９を下にして押し付けて、フリップチップボンディングする。具体的には、透光性樹脂膜１９（例：ポリイミド膜）を２５０℃、ＶＣＳＥＬチップ１１を３８０℃程度に加熱して、ＶＣＳＥＬチップ１１上に形成された金製のスタッドバンプなどの固定化手段１７を透光性樹脂膜１９に設けられた図示せぬ金パッドなどの金属パッドに押し付けることにより金同士が溶融して金属接合が形成される。ここで、マイクロレンズ１５の材料として、例えばアクリル系紫外線硬化型樹脂を用いた場合、一般に、耐熱性を有するものでも２５０℃以上の高温には耐えられないとされているが、短時間の加熱であれば、例えば３００℃以上の温度がかかったとしても実質上問題とならない場合が多い。なお、マイクロレンズ１５を構成する樹脂の耐熱性が問題となる場合には、上記金属接合（金−金）以外の例えばハンダボールによる接合方法（例：加熱時の温度  ２００℃程度）、或いは、スタッドバンプに導電性接着剤を付着させ、導電性接着剤により接合する方法（例：加熱時の温度  １５０℃程度）といった、他のフリップチップ実装方法を用いてもよい。
【００４９】
ここで、透光性樹脂膜１９に屈折率分布を形成するために、マイクロレンズ１５は透光性樹脂膜１９に押圧した状態で固定する。これにより、マイクロレンズ１５及び透光性樹脂膜１９内に内部応力が発生し、屈折率分布が生じる。屈折率分布は、マイクロレンズ１５及び透光性樹脂膜１９を構成する材料の選択により、マイクロレンズ１５側に多く分布する場合もあり、透光性樹脂膜１９側に多く分布する場合もある。
【００５０】
本実施形態では、固定化手段１７としてスタッドバンプを用いており、スタッドバンプは先端部を潰すように加圧して接合される。したがって、ＶＣＳＥＬ１１と透光性樹脂膜１９との接合時にマイクロレンズ１５が透光性樹脂膜１９を押圧するためには、マイクロレンズ１５の高さが、スタッドバンプの先端部を除く主面１８の高さよりも高いことが好ましい。これにより、より確実に屈折率分布を形成することが可能となる。また、半球状のマイクロレンズ１５により透光性樹脂膜１９を押圧しているので、中心部ほど内部応力が強く発生し、屈折率が高くなる。したがって、マイクロレンズ１５により屈折率分布が形成された透光性樹脂膜１９は、全体として凸の屈折率分布型レンズとして作用することになる。
【００５１】
その後、図５（Ｃ）に示すように、フリップチップボンディングしたＶＣＳＥＬ１１と透光性樹脂膜１９との間隙にフィラーによって熱膨張率を調整したアンダーフィル材２１を充填し、硬化させて封止する。アンダーフィル材２１の熱膨張率は、ＶＣＳＥＬ１１の熱膨張率と透光性樹脂膜１９の熱膨張率との中間程度に設定すると、熱衝撃による剥離現象をより効果的に抑制することができる。なお、図３（Ａ）のように、ＶＣＳＥＬ１１と透光性樹脂膜１９との間に突起部（マイクロレンズ）１５を介在させないで、アンダーフィル材２１を充填すると、光の通過経路にアンダーフィル材２１が充填されてしまう。この場合、例えば、熱膨張率のためにフィラー入りのアンダーフィル材２１を用いた場合、フィラーによってＶＣＳＥＬ１１から出射された光が吸収、散乱されて信号品質が低下してしまう虞がある。しかし、本実施形態によれば、光の通過経路にマイクロレンズ１５が介在しているため、アンダーフィル材が通過経路に入り込むことがない。よって、フィラー入りのアンダーフィル材を用いても信号品質の低下の虞がなく、しかも、熱膨張率を調整したアンダーフィル材を使用し得るので、熱衝撃による剥離を回避することができるので、信頼性の高い光部品５０を提供し得る。
【００５２】
本実施形態によれば、透光性樹脂膜１９を、突起部１５としてのマイクロレンズにより押圧し、屈折率分布を形成することで、透光性樹脂膜１９にレンズとしての作用を持たせることが可能となるので、光素子（ＶＣＳＥＬ）１１から発せられる光を集光することが可能となる。また、光素子（ＶＣＳＥＬ）１１の発光部が形成された面（発光面２９）にマイクロレンズを形成し、マイクロレンズ表面での屈折を利用してレンズ効果を得る場合には、マイクロレンズの表面形状が保たれるよう透光性樹脂膜との間を所定距離保つ必要がある。これに対し、本実施形態では、マイクロレンズを透光性樹脂膜に屈折率分布を形成するために利用し、レンズとしての効果は、透光性樹脂膜の内部に生じる屈折率分布から得ているので、光素子と透光性樹脂膜との間隔をより狭めることが可能となる。よって、光素子（ＶＣＳＥＬ）と導光路（光ファイバ）との距離を狭めることが可能となり、光結合効率を向上させることが可能になる。また、光素子が突起部及び固定化手段により支えられるため、外部応力を緩和することが可能となり、耐衝撃性が良好となる。
【００５３】
なお、上記例においては、光部品を発信側に適用した場合を例に挙げて説明したが、これに限定するものではない。本発明は、受信側に適用した場合にも、凸レンズ効果によりＧＩ型マルチモード光ファイバからの光をより小さなスポットに集光することが可能となるので、例えば受信側に用いるＰＤ（Photo Detector）の調整マージンを広げることが可能となるので好適である。また、光スポットが小さくなると、受光面積が小さい高速なＰＤを使用することが可能となるので、光通信の一層の高速化を図ることが可能となる。
【００５４】
また、例えば、突起部１５及び透光性樹脂膜１９を構成する材料の材質によっては、図６（Ａ）に示すように、透光性樹脂膜１９が内部応力の緩和作用により突起部１５で押されている側と反対側が凸状に膨らむ場合がある。しかし、この場合にも、凸部状に変形した部位がレンズとしての機能を果たし、同様の効果を得ることが可能となる。また、図６（Ｂ）に示すように、このように突出した透光性樹脂膜１９の凸部状の部位を、光ファイバ等の導光部材３０を押し当てることにより、平面に矯正してもよい。この場合にも、凸部状の部位を押圧したことにより屈折率分布が生じ、凸レンズとしての効果を得ることが可能となる。
【００５５】
（第二の実施形態）
図７は、第二の実施形態に係る光部品を説明するための図である。図８は、第二の実施形態に用いられる透光性樹脂膜を説明するための図であり、図８（Ａ）は平面図、図８（Ｂ）は断面図を示す。
【００５６】
図７に示すように、本実施形態では、透光性樹脂膜１９の固定化手段としての接続端子１７が設置される位置に、孔部３７が設けられている。光素子１１と透光性樹脂膜１９は、孔部３７を介して接続端子１７により固定されている。図８（Ａ）及び図８（Ｂ）に示すように、孔部３７は、透光性樹脂膜１９の下面（光素子１１が搭載されるのと反対側の面）に形成された配線膜２３が露出するように形成されている。このように、接続端子１７は孔部３７を通って配線膜２３に接続されることになるので、光素子１１の発光面又は受光面２９と、透光性樹脂膜１９の光素子１１と反対側に配置される図示しない光ファイバなどの導光部材との結合距離をより縮めることが可能となる。また、接続端子１７が孔部３７内に入ることで、突起部１５としてのマイクロレンズが、より確実に透光性樹脂膜１９を押圧し、屈折率分布を形成することが可能となるので好ましい。
【００５７】
図９は、第二の実施形態に係る光部品の製造方法を説明するための図である。光素子としてＶＣＳＥＬを用いた場合を例に採り説明する。
第一の実施形態と同様に、ＶＣＳＥＬチップ１１を形成する。
【００５８】
次に、図９（Ａ）に示すように、片面にＣｕ等の配線膜２３がパターニングされた透光性樹脂膜１９の接続端子１７が接続される部位に、配線膜２３が露出するように孔部３７を形成する。具体的には、透光性樹脂膜１９がポリイミドフィルムである場合には、配線膜２３が形成された側と反対側の面側から、例えば、エッチング又はレーザ等により孔部３７を形成する。
【００５９】
次に、図９（Ｂ）に示すように、孔部３７が形成された面側から、孔部３７を介して孔部３７内に露出した配線膜２３に、固定化手段（スタッドバンプ）１７をフリップチップボンディングする。この際、突起部１５が、透光性樹脂膜１９を押圧し得るよう十分な圧力を付与する。
【００６０】
次に、図９（Ｃ）に示すように、ＶＣＳＥＬチップ１１と透光性樹脂膜１９との間隙に、フィラー含有アンダーフィル材２１を充填することにより、光部品５０が得られる。
【００６１】
本実施形態によれば、孔部３７を設けることで、ＶＣＳＥＬ１１の発光面２９と、図示しない光ファイバ等の導光部材との間隔をさらに狭めることが可能となり、カップリングロスを一層低減することが可能となる。また、ＶＣＳＥＬ１１の発光面２９と透光性樹脂膜１９との間隔が狭くなるので、突起部（マイクロレンズ）１５が小さい場合にも、透光性樹脂膜１９に確実に押し付けることが可能となり、小さなマイクロレンズを用いた場合においても、屈折率分布型凸レンズの効果を得ることが可能となる。
【００６２】
（光通信装置及び電子機器）
本発明の光部品５０は、光通信装置に好適に用いられる。光通信装置は、例えば、本発明の光部品５０と、光部品５０と光学的に接続される光ファイバ等の導光部材を保持するレセプタクル等の部材等を備えるものである。
【００６３】
導光部材を保持する部材の一例としては、例えば、ステンレス、アルミニウム、銅等の導電性材料や、ガラス、樹脂、セラミックス等の非導電性材料などから構成される基材に光ファイバを挿入可能で、光ファイバと光素子との位置決めが可能な孔部を有する部材が挙げられる。
【００６４】
また、本発明の光部品又は光通信装置は、パーソナルコンピュータ、ＰＤＡ（携帯型情報端末）、電子手帳などの電子機器に好適に用いられる。ここで、電子機器とは、電子回路等を用いて一定の機能を実現する機器一般をいい、その構成を限定するものではない。
【図面の簡単な説明】
【００６５】
【図１】図１は、第一の実施形態に係る光部品を説明するための断面図である。
【図２】図２は、第一の実施形態に用いられる光素子を説明するための図である。
【図３】図３は、透光性樹脂膜に形成される屈折率分布の効果について説明するための図である。
【図４】図４は、第一の実施形態に係る光部品の製造工程を説明するための図である。
【図５】図５は、第一の実施形態に係る光部品の製造工程を説明するための図である。
【図６】図６は、第一の実施形態の変形例を説明するための図である。
【図７】図７は、第二の実施形態に係る光部品を説明するための図である。
【図８】図８は、第二の実施形態に用いられる透光性樹脂膜を説明するための図である。
【図９】図９は、第二の実施形態に係る光部品の製造方法を説明するための図である。
【符号の説明】
【００６６】
１１・・・光素子、１３・・・発光部又は受光部、１５・・・突起部（マイクロレンズ）、１７・・・固定化手段（接続端子）、１８・・・主面、１９・・・透光性樹脂膜、２１・・・アンダーフィル材、２３・・・配線膜、２９・・・発光面又は受光面、３０・・・導光部材、３３・・・アノード電極、３５・・・カソード電極、３７・・・孔部、５０・・・光部品、１００・・・ＶＣＳＥＬウェハ、１０２・・・液滴吐出装置、１０４・・・光照射装置、１０６・・・ダイシング装置、１０８・・・シート状部材、１１０・・・スクライブ線、１１４・・・ブレード、１１６・・・亀裂、１２０・・・冶具
【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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