(57)【要約】【課題】光ファイバ通信用光モジュールにおいて、簡単な構成により、製造、組立が容易で、光軸位置合わせ精度が確保でき、また汎用性あるものを実現する。【解決手段】光モジュール１は、基板２に実装した受／発光素子（受光素子又は発光素子）３と、受／発光素子３を封止し、該素子の受／発光面の略中心を通りかつ該受／発光面に垂直な軸を中心軸とする円筒外形を有する透明封止樹脂４とを備えている。受／発光素子を封止している透明樹脂が円筒形であり、また円筒形の中心軸と受／発光面の中心法線方向を一致させて透明封止樹脂が形成されるので、光ファイバとの軸合わせが容易である。また、透明樹脂が円筒形なので、成形が簡単であり、高い寸法精度で製作できる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板に実装した受／発光素子と、
前記受／発光素子を封止し、該素子の受／発光面の略中心を通りかつ該受／発光面に垂直な軸を中心軸とする円筒外形を有する透明封止樹脂と、を備えたことを特徴とする光ファイバ通信用光モジュール。
【請求項２】
前記透明封止樹脂の円筒面に、該透明封止樹脂の屈折率よりも小さい屈折率を有する樹脂を付加したことを特徴とする請求項１に記載の光ファイバ通信用光モジュール。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光ファイバ通信用光モジュールに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、光ファイバ通信システムにおける光ファイバの末端には、光ファイバ中の光信号と電気回路中の電気信号とを変換して接続する光モジュールが用いられている。光モジュールは、受光素子や発光素子を備えて回路基板やコネクタに形成され、受／発光素子の受／発光面と光ファイバの端面を対向させて、光軸合わせが行われた状態で用いられる。光ファイバ端末の処理が様々な場所や状況のもとで行われるため、光モジュールへの光ファイバ接続状態が、固定的とは限らず、電気のコネクタのように頻繁に接続と解除が行われることがある。従って、光モジュールにおいて、光軸合わせが容易で、確実かつ高精度に接続できることが求められる。
【０００３】
従来の、コネクタタイプの光モジュールとして、図６に示すものがある。この光モジュールは、プラグカバー９１に光学素子９３と光ファイバ９５を設け、基板９８に設けられたレセプタ９２に着脱するものである。光学素子９３は、基板９４に実装されて、プラグカバー９１内で樹脂封止されている。また、その電気接続は、レセプタ９２に設けた弾性コネクタ９６を用いて行われる（例えば、特許文献１参照）。
【特許文献１】特開２００３−１３１０８２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上述したような光モジュールや従来の光モジュールの構造は、個々の用途に応じて個別に位置合わせ精度の確保や、着脱の容易さを実現しようとする構造、乃至は、その構造による組立方法の容易化を図ろうとしてするものであり、汎用性のある設計構造になっていない。従って、光モジュールの設計、製造、組立などにおいて個々に対応しなければならないという問題がある。
【０００５】
本発明は、上記課題を解消するものであって、簡単な構成により、製造、組立が容易で、光軸位置合わせの精度が確保でき、また汎用性のある光ファイバ通信用光モジュールを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を達成するために、請求項１の発明は、基板に実装した受／発光素子と、前記受／発光素子を封止し、該素子の受／発光面の略中心を通りかつ該受／発光面に垂直な軸を中心軸とする円筒外形を有する透明封止樹脂と、を備えたことを特徴とする光ファイバ通信用光モジュールである。
【０００７】
請求項２の発明は、請求項１に記載の光ファイバ通信用光モジュールにおいて、前記透明封止樹脂の円筒面に、該透明封止樹脂の屈折率よりも小さい屈折率を有する樹脂を付加したものである。
【発明の効果】
【０００８】
請求項１の発明によれば、受／発光素子を封止している透明樹脂が円筒形であり、また円筒形の中心軸と受／発光面の中心法線方向を一致させて透明封止樹脂が形成されるので、光ファイバとの軸あわせが容易である。また、透明樹脂が円筒形なので、成型が簡単であり、高い寸法精度で製作できる。寸法精度が得られるので、光ファイバと受／発光素子の受／発光面との距離の誤差を小さくすることができる。
【０００９】
請求項２の発明によれば、透明封止樹脂の円筒面に付加した樹脂によって透明封止樹脂が保護されるので、光の散乱損失を抑制できる。すなわち、透明樹脂の円筒表面が傷ついたり、表面粗さが粗くなって光が散乱され、光の入射角が異なり、透明樹脂の円筒面から光が外へもれる等の不具合が発生しない。また、透明封止樹脂の屈折率よりも小さい屈折率を有する樹脂を付加しているので、例えば、投光側（発光素子側）の開口数ＮＡを小さくするのに有効である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下、本発明の一実施形態に係る光ファイバ通信用光モジュールについて、図面を参照して説明する。図１は、光モジュール１を示す。光モジュール１は、光ファイバ通信用に用いられるモジュールであり、基板２に実装した受／発光素子（受光素子又は発光素子）３と、受／発光素子３を封止し、該素子の受／発光面の略中心を通りかつ該受／発光面に垂直な軸を中心軸とする円筒外形を有する透明封止樹脂４とを備えている。
【００１１】
受／発光素子３の基板２への実装は、例えば、受／発光素子３を形成する半導体チップの両面に電極が設けられている場合、図１（ｂ）に示すように、裏面電極は基板２の実装パッド２１に導電性樹脂によるダイボンディング、また、表面の電極は導線Ｗを用いて実装パッド２１へのワイヤボンディングにより行われる。また、実装パッド２１は、基板２を貫通するビア２２を介して、基板２の裏面のパッド２３へと電気接続されている。従って、光モジュール１は、後述するように、母基板やケーブルコネクタの端部などに実装することができる。
【００１２】
光モジュール１は、受／発光素子３を実装した基板２の上に樹脂成形を行って製造することができる。樹脂成形する透明封止樹脂４は、例えば、エポキシ系の樹脂を用いて形成することができる。また、基板２は、例えば、一般的なプリント基板に使用されるガラスエポキシ基板や、立体配線基板に用いられるポリフタルアミド基板を用いることができる。樹脂成形は、例えば、金型によるトランスファ成型や、樹脂成形型によるキャスティングを用いることができる。
【００１３】
次に、図２（ａ）（ｂ）により、光モジュール１と光ファイバとの光接続について説明する。光ファイバ５は、内部のコア５１と外表面のクラッド５２から成っており、その外形寸法は、例えば光モジュール１の透明封止樹脂４の外形と等しいとする。図２（ａ）に示すように、発光素子３から出射した光のうち、透明封止樹脂４の内面で全反射した光Ｌが光ファイバ５に入射する。全反射の条件は、発光素子３の光軸（発光面の法線）方向前方からの角度θについて、ｓｉｎ（９０゜−θ）＞１／ｎ、である。ここで、ｎは透明封止樹脂４の屈折率であり、また、空気の屈折率は１としている。また、図２（ｂ）に示す受光の場合も、出射の場合と同じ全反射条件が適用される。そして、光ファイバ５から出射した光のうち、透明封止樹脂４の円筒面で全反射しながら、透明封止樹脂４内を伝搬して受光素子３の受光面に到達した光が受光される。
【００１４】
次に、光ファイバと光モジュール１の軸合わせについて、図３，図４により説明する。光ファイバの末端は、図３に示すように、フェルール６に挿入されて処理され、光ファイバ５の中心軸とフェルール６の中心軸は、通常、精度よく製造されている。従って、フェルール６を挿入する円筒形の孔と、光モジュール１を挿入する円筒形の孔を持つ、位置合わせ部品７によって、光ファイバ５と光モジュール１の光軸を精度よく合わせることができる。光モジュール１は、透明封止樹脂４が円筒形であるので、光ファイバ５との軸合わせが容易である。また、樹脂成形の金型の精度も出しやすく、光モジュール１の寸法精度が高く、従って、軸合わせ精度も高くなる。
【００１５】
上述のように、光モジュール１と光ファイバ５との軸合わせが容易なことから、光モジュール１は、種々の使用形態に適用できる。例えば、図４（ａ）に示すように、母基板８１に実装した光モジュール１に対して、位置合わせ部品７を備えた光ファイバ５を容易に位置精度良く接続することができる。また、図４（ｂ）に示すように、位置合わせ部品７を母基板８１側に設けて、光ファイバ５挿入するようにしてもよい。さらに、光モジュール１と位置合わせ部品７を、ケーブルの端末８２として形成して、光ファイバ５を挿入するようにしてもよい。なお、機械的強度を保つことは、別途、ねじ等を用いて行うことができる。
【００１６】
次に、光モジュールの他の例を説明する。図５（ａ）（ｂ）は、光モジュール１０を示す。光モジュール１０は、前述の光モジュール１における透明封止樹脂４の円筒面に、透明封止樹脂４の屈折率ｎよりも小さい屈折率ｎ’（ｎ’＜ｎ）を有する樹脂４１を付加して構成される。樹脂４１を付加したことにより、前述の全反射の条件式が、ｓｉｎ（９０゜−θ）＞ｎ’／ｎ、のように変化する。この式を満たす角度θを有する、図５（ａ）における発光素子３からの光が、光ファイバ５へと入射される。また、図５（ｂ）における光ファイバからの光Ｌについても、同じ全反射の条件式が適用され、光ファイバ５から出射した光のうち、透明封止樹脂４の円筒面で全反射しながら、透明封止樹脂４内を伝搬して受光素子３の受光面に到達した光が受光される。
【００１７】
上述の光モジュール１０において、透明封止樹脂４が樹脂４１で覆われているので、透明封止樹脂４の円筒表面の信頼性が高い。また、屈折率がｎ’＜ｎであるので、上述のように全反射の条件式が変化して全反射条件が緩和される他、以下の様な利点がある。すなわち、透明封止樹脂４と付加した樹脂４１の界面において、ステップインデックス型光ファイバと同じ構造となるので、小さな開口数ＮＡが要求される投光側（発光素子側）において光モジュール１０が有効である。これについて以下に説明する。
【００１８】
光モジュール１０の開口数ＮＡは、ＮＡ＝ｓｑｒ（ｎ×ｎ−ｎ’×ｎ’）と表される。ここで、ｓｑｒ（＊）は＊の平方根を示す。この式から、ｎとｎ’の差が大きいほど開口数ＮＡが大きくなることがわかる。屈折率ｎの透明封止樹脂４と空気（空説率は略１）からなる光モジュール１に対して、屈折率ｎ’（１≦ｎ’＜ｎ）の付加樹脂４１を有する光モジュール１０は、光モジュール１よりも開口数ＮＡを小さくできる。従って、小さな開口数ＮＡが要求される発光素子側（投光側）において、光モジュール１０が有利である。また、光モジュール１０は、透明封止樹脂４と付加する樹脂４１の組合せを選択できるので、光モジュールからの出射の場合の開口数ＮＡ、光モジュールへの入射の場合の開口数ＮＡを調整することが、光モジュール１よりも容易である。
【００１９】
光モジュール１０を形成する材料と製造方法について述べる。屈折率ｎの透明封止樹脂用の樹脂は、例えば、エポキシ系の樹脂を用いることができ、屈折率ｎ’（ｎ’＜ｎ）の付加する樹脂４１用の樹脂は、例えば、アクリル系の樹脂を用いることができる。基板２は、例えば、一般的なプリント基板に使用されるガラスエポキシ基板や、立体配線基板に用いられるポリフタルアミド基板を用いることができる。基板２上への樹脂成形は、例え光モジュール１と同様に、金型によるトランスファ成形や、樹脂成形型によるキャスティング方を用いることができる。光ファイバ５と光モジュール１０の軸合わせ方法は、前述の光モジュール１と同様の方法で精度よく軸合わせができる。
【００２０】
なお、本発明は、上記構成に限られることなく種々の変形が可能である。例えば、光モジュール１における基板２の形状は、透明封止樹脂４の外形と同じでなくともよく、小さくても、また大きくてもよい。基板２が大きい場合、例えば、基板２を図４（ａ）に示す母基板８１と共通のものとして、母基板８１に直接、受／発光素子３を多数実装して、各発光素子に対して、円筒外形の透明封止樹脂４を形成するようにしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】（ａ）は本発明の一実施形態に係る光ファイバ通信用光モジュールについての平面図、（ｂ）は（ａ）におけるＡ−Ａ断面図。
【図２】（ａ）は同光モジュールからの光出射の様子を説明する断面図、（ｂ）は同光モジュールからの光出射の様子を説明する断面図。
【図３】同光モジュールと光ファイバの接続を説明する断面図。
【図４】（ａ）〜（ｃ）は同光モジュールと光ファイバの接続を説明する断面図。
【図５】（ａ）（ｂ）は本発明の他の一実施形態に係る光ファイバ通信用光モジュールについて、光の入出射を説明する断面図。
【図６】従来の光モジュールの断面図。
【符号の説明】
【００２２】
１    光モジュール
２    基板
３    受／発光素子
４    透明封止樹脂
【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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