(57)【要約】光導波路７を電気光学素子２に正確に位置合わせするため、支持体４上のいかなる場所にも取り付けることができるサブマウント１上に上記電気光学素子２を取り付ける。光導波路７を保持するために、結合部材３を選択的に設け、この結合部材３の形を上記サブマウント１の外形と凹凸が逆になるようにする。この結合部材３を確動的に上記サブマウント１に嵌め合わせ、結合部材３に上記光導波路７の終端部を収容させる。電気光学素子２と光導波路７の間の隙間に透明な接着剤Ｋを充填する。上記サブマウント１は、微細加工技術で成形することができる。上記結合部材３は、光導波路７が直接サブマウント１においてアライメントされるような場合には省くことができる。
2004520612.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光導波路の終端部を、前記光導波路の端面に対向する
少なくとも一つのエレクトロオプティックもしくはオプトエレクトリックな半導体素子に光学的に結合するための結合装置において、
前記半導体素子（２）は、サブマウント（１）に固定され、該サブマウント（１）は、支持体（４）に固定され、
前記半導体素子（２）は、前記支持体（４）上に形成された導体部に、少なくとも一つのボンドワイヤ（５）によって電気的に接続され、前記導体部の少なくとも一つは、前記サブマウント（１）から電気的に絶縁され、
前記光導波路（７）の終端部は、確動的に前記サブマウント（１）に位置合わせされ、
前記半導体素子（２）及び前記光導波路（７）の開放された端面との間の隙間に、透明な接着剤（Ｋ）が充填されていることを特徴とする結合装置。
【請求項２】
請求項１に記載の結合装置において、
前記サブマウント（１）は、少なくとも自身の表面上で導電性を有し、前記半導体素子（２）の電極に電気的に接続されているとともに、前記支持体（４）の導体部に電気的に接続されていることを特徴とする結合装置。
【請求項３】
請求項１又は請求項２に記載の結合装置において、
前記支持体は、プリント回路基板（４）、ＴＯハウジング、リードフレーム、及び立体回路基板の一つとされていることを特徴とする結合装置。
【請求項４】
請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の結合装置において、
前記光導波路（７）の終端部は、前記結合部材（３）内に固定され、該結合部材が確動的に前記サブマウントにおいてアライメントされていることを特徴とする結合装置。
【請求項５】
請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の結合装置において、
前記光導波路（７）の終端部は、前記サブマウント（１）の凹部に遊びの無い状態で挿入されていることを特徴とする結合装置。
【請求項６】
請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の結合装置において、
前記サブマウント（１）には、該サブマウントの前記半導体素子（２）の反対側において突出部（２６）が設けられ、該突出部は、前記支持体（４）に形成された窪み部（２８）内に着座させられ、該窪み部内でアライメントされていることを特徴とする結合装置。
【請求項７】
請求項６に記載の結合装置において、
前記サブマウント（１）上の前記突出部（２６）は、前記窪み部（２８）内で動かないように固定されていることを特徴とする結合装置。
【請求項８】
請求項６に記載の結合装置において、
前記突出部（２６）は、前記サブマウント（１）にピンとして形成され、前記窪み部は、前記支持体（４）内に貫通孔（２８）として形成され、前記サブマウントは、前記ピン（２６）に接触する戻り止めの金属製バネ舌部（３０）によって前記貫通孔（２８）内に固定され、前記サブマウントは、前記支持体（４）に電気的に導通した状態で接続されていることを特徴とする結合装置。
【請求項９】
請求項１から請求項８のいずれか１項に記載の結合装置において、
前記導波路（７）は、光ファイバ又はファイバ束とされていることを特徴とする結合装置。
【請求項１０】
請求項５又は請求項９に記載の結合装置において、
前記サブマウント（１）内に前記導波路（７）の終端部を収容するための前記凹部は、円形の外形を有していることを特徴とする結合装置。
【請求項１１】
請求項１から請求項８のいずれか１項に記載の結合装置において、
前記光導波路は、光を導くことのできるシート状の光導波路（３４）とされ、該シート状の光導波路は、前記半導体素子（２）に対向する終端面（３５）を備えていることを特徴とする結合装置。
【請求項１２】
請求項１１に記載の結合装置において、
前記サブマウント（１）の前記窪み部は、横方向の切欠を有し、該切欠の中に、前記光シート状導波路（３４）が延在していることを特徴とする結合装置。
【請求項１３】
請求項１１または請求項１２に記載の結合装置において、
前記光シート状導波路（３４）は、平坦なプレートもしくは湾曲したプレートとされていることを特徴とする結合装置。
【請求項１４】
請求項１１または請求項１２に記載の結合装置において、
前記光シート状導波路（３４）は管とされていることを特徴とする結合装置。
【請求項１５】
請求項１１から請求項１４のいずれか１項に記載の結合装置において、
複数の半導体素子（２）が前記光シート状導波路（３４）に光学的に結合されていることを特徴とする結合装置。
【請求項１６】
請求項１５に記載の結合装置において、
前記複数の半導体素子（２）は、異なる光放射波長の複数の送信ダイオードとされていることを特徴とする結合装置。
【請求項１７】
請求項１から請求項１６のいずれか１項に記載の結合装置において、
前記半導体素子（２）は、ボンディングによって、前記サブマウント（１）に電気的に導通した状態で接続されていることを特徴とする結合装置。
【請求項１８】
請求項１から請求項１７のいずれか１項に記載の結合装置において、
前記半導体素子（２）と、前記光導波路（７）の前記終端面（３４）との間には、ビームを成形する、光路を取り囲む金属製の反射器（１９）が設けられていることを特徴とする結合装置。
【請求項１９】
請求項１８に記載の結合装置において、
前記反射器（１９）は、前記半導体素子（２）を取り囲む前記サブマウント（１）の表面上の金属層とされていることを特徴とする結合装置。
【請求項２０】
請求項１８または請求項１９に記載の結合装置において、
前記反射器（１９）は、前記光導波路（７）の前記終端面（３４）と、前記結合部材（３）の前記半導体素子（２）に隣接している終端部分との間における、前記結合部材（３）の壁部上の金属層とされていることを特徴とする結合装置。
【請求項２１】
請求項１から請求項２０のいずれか１項に記載の結合装置において、
前記結合部材（３）内には、前記半導体素子（２）を回路に接続するボンドワイヤ（５）を収容するための少なくとも一つの溝部（６）が形成されていることを特徴とする結合装置。
【請求項２２】
請求項１から請求項２０のいずれか１項に記載の結合装置において、
前記サブマウント（１）上には、前記半導体素子（２）を回路に接続するボンドワイヤ（５）を収容するための少なくとも一つの溝部（６）が形成されていることを特徴とする結合装置。
【請求項２３】
請求項１８から請求項２２のいずれか１項に記載の結合装置において、
前記反射器（１９）は、前記半導体素子（２）と、前記光導波路（７）の終端面（３４）との間で、光路を９０°偏向するように設けられていることを特徴とする結合装置。
【請求項２４】
請求項１から請求項２３のいずれか１項に記載の結合装置において、
前記サブマウント（１）は、旋盤加工部材とされていることを特徴とする結合装置。
【請求項２５】
請求項１から請求項２２のいずれか１項に記載の結合装置において、
前記サブマウント（１）は、抜き加工された部材とされていることを特徴とする結合装置。
【請求項２６】
請求項４又は請求項４に従属する請求項のいずれか１項に記載の結合装置において、
前記結合部材（３）は、軟金属から深絞り加工された部材とされていることを特徴とする結合装置。
【請求項２７】
請求項１から請求項２６のいずれか１項に記載の結合装置において、
前記光導波路は、ガラスファイバ（２２）とされ、該ガラスファイバの前記半導体素子（２）に隣接している終端部分が高精度のフェルール（２３）によって保持されていることを特徴とする結合装置。
【請求項２８】
請求項２７に記載の結合装置において、
前記フェルール（２３）は、前記結合部材（３）に差し込まれていることを特徴とする結合装置。
【請求項２９】
請求項２７に記載の結合装置において、
前記フェルール（２３）は、前記結合部材を形成し、前記フェルールの終端部が前記サブマウント（１）内に形成された窪み部に収容されていることを特徴とする結合装置。
【請求項３０】
請求項１から請求項２９のいずれか１項に記載の結合装置において、
前記サブマウント（１）には、前記半導体素子を正確に調整するために調整構造（９）が形成されていることを特徴とする結合装置。
【請求項３１】
請求項１から請求項３０のいずれか１項に記載の結合装置において、
前記サブマウント（１）は、微細加工法によって製造され、その際、微細加工されたプラスチック体（１５）上に薄い導電性のコーティングが表面全体に着設され、このコーティングが、表面研磨によって突出する全ての部分（１７）から除去され、導電性を有した残りの被覆表面（１６）上に電気鍍金によって金属が着設され、さらに、生成された金属の構造体が前記プラスチック体（１５）から取り外されたことによって製造されていることを特徴とする結合装置。
【請求項３２】
請求項１から請求項３１のいずれか１項に記載の結合装置において、
前記サブマウント（１）上には、エレクトロオプティックな、つまり電気光学的な送信コンバータ（２）、及びオプトエレクトリックな、つまり光電気的な受信コンバータ（２４）が、互いに光学的に遮蔽されるようにして取り付けられ、これらのコンバータが同じ光導波路（７）に対して光学的に対向配置されていることを特徴とする結合装置。
【請求項３３】
光導波路の終端部を、前記光導波路の端面に対向する少なくとも一つのエレクトロオプティックもしくはオプトエレクトリックな半導体素子に光学的に結合するための結合装置を製造する方法において、
以下の工程：
ａ）２体の装置を用い、このとき一方を半導体コンバータを収容するサブマウントと凹凸の形が逆になるようにしておいて光ファイバの終端部分を収容する結合部材を模る空洞を形成し、
ｂ）前記空洞内にプラスチック材料を流し込むことによって射出成形体を製造した後成形し；
ｃ）前記射出成形体に、前記サブマウントと凹凸の形が逆になる表面全体において金属被覆を施し；
ｄ）突出した全ての部分において前記金属被覆をブラッシングによって取り除き；
ｅ）残っている金属被覆を電気鍍金の金属析出によって増加させ；
ｆ）前記射出成形体上に形成された金属の構造体を該射出成形体から取り外し；
ｇ）工程ａ）およびｂ）により製造された射出成形体に、前記光導波路を収容するために画定された凹部の底部上において光入射口を設け、該射出成形体を、工程ａ）からｅ）により形成されたサブマウント上に、光導波路を収容する結合部材として載置する工程を有していることを特徴とする方法。
【請求項３４】
請求項３３に記載の方法において、
前記工程ｅ）およびｆ）の間における金属の構造体から隆起部分を取り除くことを特徴とする方法。
【請求項３５】
請求項３３または請求項３４に記載の方法において、
前記光導波路を収容するために画定された前記凹部を、前記底部に隣接した部分において金属被覆することを特徴とする方法。
【請求項３６】
エレクトロオプティック又はオプトエレクトリックな半導体素子をサブマウント上に取り付け、前記半導体素子に位置が合わされた穴部を有する結合部材を、前記サブマウントにおいてアライメントし、前記穴部の中に透明な接着剤を充填して、該接着剤によって前記半導体素子上方の空間ならびに前記穴部の一部を満たし、続いてファイバ型光導波路を前記穴部に差し込み、前記ファイバ型光導波路の終端面を前記接着剤に接触させた状態で前記接着剤を固化させる工程を有する半導体素子にファイバ型光導波路を光学的に結合させる方法。
【請求項３７】
エレクトロオプティック又はオプトエレクトリックな半導体素子をサブマウント上に取り付け、前記半導体素子に位置が合わされた穴部を有する結合部材を、前記サブマウントにおいてアライメントし、前記穴部の中に透明な接着剤を充填して、該接着剤によって前記半導体素子上方の空間ならびに前記穴部の一部を満たし、続いて非接着性の材料からなるプラグを前記穴部に差し込み、前記プラグの終端面を前記接着剤に接触させた状態で前記接着剤を固化させ、前記プラグを前記穴部から取り除き、最後にファイバ型光導波路の終端部を前記穴部に差し込む工程を有する半導体素子にファイバ型光導波路を光学的に結合させる方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
電気的な通信技術から光学的な通信技術への転化が増すにつれて、データ伝送の全分野において光送受信モジュールが必要とされてきている。ガラスファイバを介した長距離回線の高速光伝送技術の他に、比較的「太い」ポリマーファイバもしくはハイブリッド型のガラス／ポリマーファイバ（いわゆるＨＣＳファイバ）を介した比較的低いデータ速度を有する光伝送技術の使用も増えている。通常、数百キロでなくたかだか数十ｍ〜数百ｍでは、最大数１００ＭＢ／ｓのデータ速度での伝送が行われている。この種のシステムは、移動手段（自動車、列車、飛行機）内か、もしくはいわゆる屋内リンク用、つまり、建物の中で屋内の全てのマルチメディア機器（ＴＶ、インターネット、ビデオレコーダ、オーディオ機器、パソコン等々）をデータ接続するために用いられている。コスト的な理由から、これらのネットワークは、レーザダイオードによってではなく、単なる面発光ダイオード（ＬＥＤ）によって動作していることが多い。このようなＬＥＤを比較的太い光導波路に結合するには、極めて安価でありながら、それでもなお、かなりの精度を要する構造が求められる。ＬＥＤ送信器から導波路への、あるいは、光ダイオード受信器から光導波路への結合個所を備えた電気光学的な（エレクトロオプティックな）モジュールは、光トランシーバと呼ばれている。
【背景技術】
【０００２】
面放射するＬＥＤ及び比較的太いポリマーファイバ光導波路（通常のサイズは、ＬＥＤの場合２５０×２５０μｍ２、ポリマーファイバの場合１０００μｍ）の結合に関して、基本的には、ビーム成形の無い構成と、ビーム成形を用いた構成の２つの構成がある。ビーム成形とは、ＬＥＤによって放射される光線の一部もしくは全てが、伝播中にレンズないし湾曲反射鏡によって変えられ、これにより、仮にこのような手段が用いられなかった場合に比べて、より多くの割合の光が光導波路にカップリング（結合）されることを意味する。光導波路をＬＥＤにアライメントするには、つまり位置ならびに姿勢を調整するには、いずれにせよ、上述した寸法を鑑みた高い精度が要求される。
【０００３】
この点に対処する手がかりとなるのが、最近知られるようになったマイクロＭＩＤ技術（MicroMID-technology）である。マイクロＭＩＤ技術は、例えば特許文献１としての独国特許出願公開第１９８５１２６５号明細書に記載されている。そこでは、微細加工されたプラスチック製の支持体が用いられ、その形状は、極めて自在に設計することができる。ＬＥＤ用の反射器を、基板上の電子回路の作製と同時に製造することができる。光導波路の調整は、基板上に形成された立体構造によって実現される。とはいえ、問題なのはこの技術の高額の設備費用で、よほど大量に生産するのでなければこの技術の使用に見合わない。マイクロＭＩＤ技術では、トランシーバの電子回路は、詰まるところ射出成形装置の形が反映されなければならないから、顧客が望む回路の仕様変更にこの技術を適用させるのは面倒である。調整は、ＬＥＤと光導波路の間において、ＬＥＤから微細加工プリント回路ボードへ、ファイバ基板へ、光導波路への経路上で行われる。マイクロＭＩＤプロセスに関する文献は、非特許文献１としての Kragl, H. らによる著「MICROMID: A low cost fabrication technology for polymer fiber transceiver modules」 POF Conference 2000, Boston、及び非特許文献２としての Kragl, H. らによる著「Microstructured three-dimensional printed circuit boards: a novel fabrication technology for optical transceiver modules」 Proc. MicroTec 2000 Conference, Hannover に見られる。
【特許文献１】独国特許出願公開第１９８５１２６５号明細書
【非特許文献１】Kragl, H. らによる著「MICROMID: A low cost fabrication technology for polymer fiber transceiver modules」 POF Conference 2000, Boston
【非特許文献２】Kragl, H. らによる著「Microstructured three-dimensional printed circuit boards: a novel fabrication technology for optical transceiver modules」 Proc. MicroTec 2000 Conference, Hannover
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明の課題は、上述の類のカップリング（結合）装置、ならびにこの装置を製造するための適した方法を提供し、これにより、技術的に容易な仕方で、一方で発光半導体素子および／または受光半導体素子、他方で光導波路を高い精度でアライメントすることができるようにすることにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
この課題は、請求項１及び請求項３３に記載の特徴部分によってそれぞれ解決される。これらの好ましい実施形態は、各従属請求項の対象である。
【０００６】
本発明は、例えば送信ダイオード等の光半導体素子を光導波路に光学的に結合するための装置ないし構成を開示するものである。この装置の基本的な部材は、サブマウントであり、このサブマウントの上に半導体素子が配置されている。上記サブマウント及び結合部材は、ビーム成形反射器を備えていてもよい。サブマウントは、例えば従来のプリント回路基板、ＴＯハウジング（TO housing）、リードフレーム、あるいはまたＭＩＤ支持体（MID；Molded Interconnect Device〔立体回路基板〕）とすることができる支持体の上に直接実装することができ、少なくとも一つのボンドワイヤが上記半導体素子から上記支持体（導電性を持たない場合には導体が設けられている）に引かれている。ここで、支持体は、それ自身が導電性を持たない場合には、導体が設けられ、この導体に上記ボンドワイヤを接続することができるようになっている。半導体素子に対する光導波路の調整は、光導波路をサブマウントにおいて直接調整するか、あるいは別に設けられた結合部材を用いることによって行われる。この結合部材自身は、サブマウントとの確動的な接続、つまり嵌合等によって動きが固定されるようにした接続によって正確に半導体素子にアライメントされている。
【０００７】
上記サブマウントは、金属、又は表面に金属が被覆されたプラスチックからなり、半導体素子の電極と支持体との間を電気的に直接接続させることができる。サブマウントは、微細加工されたセラミックといったような絶縁材料から作られていてもよい。いずれにせよ好ましいのは、サブマウントが、半導体素子によって放出される熱を上手く逃がすように、優れた熱伝導性を有している場合である。言うまでもなく、サブマウントが半導体素子の電極の一つとの電気的な接続に使えない場合には、半導体素子は、少なくとも２つのボンドワイヤによって電気的に接続されなければならない。
【０００８】
上記結合部材は、特に、ファイバ型の導波路を結合するために用いられ、上部の第１セグメント（第１の部分）に円筒形の孔（この孔は、回転放物線に類似の形状で第２の下側のセグメントないし部分に向かって先細りに形成させることができる）を有する好ましくは熱可塑的に作られたプラスチック体から構成されている。その際、特に上記放物面の内壁は、例えば銀の薄膜層で被覆する等して反射するようにコーティングされることが好ましい。別構成として、上記結合部材は、例えば銀、アルミニウム、又は銅（このうち最後のものは、反射コーティングを有していることが好ましい）等からなる深絞りによって作られた一塊の金属部材として形成することができる。より大量に生産する場合には、軟金属の部品の深絞り加工は、このような部品の射出成形に比べて安価である。
【０００９】
放物面の頂点の位置には窪み部が形成され、該窪み部の縁部の輪郭は、用いられるサブマウントの外部輪郭形状に概ね一致しており、これにより、サブマウントを確動的に収容することで結合部材がサブマウント上でアライメントされるようになっている。さらに、結合部材は、一つもしくは幾つかのボンドワイヤ（複数のボンドワイヤを用いるのは例えばサブマウントが絶縁されている場合であって、詳しくは上記を参照されたい）を収容するための溝部を少なくとも一つ有している。
【００１０】
組み立ては、以下の作業手順で行われる：
【００１１】
‐  ワイヤボンディングを行うのに適した表面を有する支持体上に、この目的のために予め用意された位置においてサブマウントを固定する（例えば半田付けするか、あるいは導電性の接着剤によって接着する）。サブマウント上に、半導体素子とは反対側に形成された突出部を用いて（例えばピンを用いて）装着を行う（前記ピンは、窪み部ないし孔の中に着座させて固定する）ことも可能である。半導体素子は、このサブマウント上にボンディングによって装着される。半導体素子の装着には、求められる精度に応じて、サブマウント内に設けられた調整用の構造（調整構造）を用いることができる。
【００１２】
‐  次に、上記半導体素子を、該半導体素子から出るワイヤボンディングによって、支持体上の導電部に電気的に接続する。
【００１３】
結合部材を用いる場合には、この結合部材をサブマウント上に載置してアライメントし、これにより、該結合部材の、本目的に予め用意された開口部を通して、半導体素子が筒抜けに見れるようにする。この結合部材は、該結合部材が正確にサブマウント上に適合して、これにより半導体素子が正確に位置決めされるような調整用の形状を有している。もちろん、調整の間、一つまたは複数のボンドワイヤが損傷することがあってはならない。ボンドワイヤが損傷しないようにするために、サブマウントが横方向のボンドワイヤ保護部を有していてもよい。
【００１４】
‐  結合部材を正確にしっかり支持体上に据え付ける場合には、結合部材をこの位置において支持体及びサブマウントに外れないようにかつ液密に接着剤等によって接続する。
【００１５】
‐  その後、透明な接着剤をできれば結合部材のファイバ導入孔を通してサブマウント内に注入し、ボンドワイヤが延在する部分にこの接着剤を流し込んで、そこでボンドワイヤを密閉する。
【００１６】
続いて、光導波路の終端部を上記接着剤に接触させて、まだ柔らかい接着剤にこの光導波路を接着させるように、光導波路を差し込む。結合部材が無い場合には、光導波路をサブマウントにおいて直接アライメントし、結合部材を用いる場合には、結合部材を介してサブマウントにおいてアライメントを行う。代替手段として、光導波路を用いる代わりに非接着性の材料からなるプラグを用いることも可能である。このプラグは、接着剤が固まるまで自分の位置に留まり、その後光導波路に置き換えられる。この代替手段によれば、光導波路を必要に応じて後で交換することができる。
【００１７】
結合部材内に、あるいはサブマウント上に、適した突出部（結合部材においては、例えば、挿入時に光導波路の終端面が当接する環状の肩部等）が設けられる場合には、組み立てにかなりの簡易化が図られることになる。というのも、光導波路の正確な軸線方向位置にもはや注意を払う必要がなくなるからである。この点は、光導波路に対する受動的な軸線方向調整ができないマイクロＭＩＤ技術と比べるとかなり向上している。光導波路ないしプラグが差し込まれると、余分の接着剤が光導波路ないしプラグの脇を漏れて行く。別構成として、光導波路ないしプラグが差し込まれる際に光導波路ないしプラグによって無理に退かされる余分の接着剤を受ける抜き穴ないしは鋳物技術の分野で適しているような他の手段を設けることもできる。
【００１８】
サブマウントならびに場合によっては結合部材には、適した成形とコーティングにより、光反射器を設けることができる。
【００１９】
半導体素子（ＬＥＤおよび／または同じようにして取り付けられる光検出器）を動作させるのに必要な回路構成は、例えば両面印刷回路基板とすることもできる支持体上、例えばプリント回路基板の背面上において、半導体素子の直ぐ傍に設けることができる。このため、例えばフォトダイオード（PD）用のプレアンプ等は、ＰＤからたった１ｍｍしか離れていない。従ってＥＭＣ問題が起きない。プリント回路基板は、製造業一般の標準的な工程で作られるので、基板上に設けられる配線は、略どんな複雑さでも問題無く形成することができる。セラミックや、テフロン（登録商標）製のプリント回路基板のような高品質のプリント配線基板（こういった基板は、非常に高い周波数の用途に対して特に必要となる）を用いることができる。
【００２０】
完全なトランシーバ機構を得るには、可撓なプリント回路基板を持つ結合部材を電気的なプラグ機構の中に嵌めて、接合機構やプラグ機構を介して光導波路終端同士を接続するか、あるいは硬いプリント回路基板を持つ結合部材を直に差し込みソケットに挿入すればよい。ここで、プラグ接触は、例えばプリント回路基板上の接触によって実現される。
【００２１】
周知のマイクロＭＩＤ工程の順序とは対照的に、本発明の光導波路は、支持体（例えばプリント回路基板）においては調整されず、半導体素子を保持しているサブマウントにおいて、このサブマウントを直接に調整するか、あるいは上述の結合部材を用いて調整される。サブマウントが金属製か又は金属被覆された物体とされている場合には、サブマウントは、プリント回路基板等の支持体から要求される電流供給部を、２つの電気的な端子導体部に対して持つことは出来ないが、それらのうちの一方に対してだけは持つことが出来る。他方では、サブマウントを介した調整によって、マイクロＭＩＤ技術に対する利点がもたらされる：
【００２２】
‐  どの製品用途に対しても、新たに設計されるべきプリント回路基板は、高い設備費用を伴う高価なマイクロＭＩＤプロセスによって作られる必要はない。標準的なプリント回路基板上において外部の電気的な配線を適合させるには、はるかに短い開発時間しかかからない上に費用もさらにかからない。
【００２３】
‐  マイクロＭＩＤプリント回路基板上に厚さが２５〜５０μｍの銅の層を電気鍍金によって着設すると、マイクロＭＩＤ基板の微細加工されたプラスチック表面は、概ねその精度を失なってしまう。本発明による微細加工されたサブマウントは、高精度の調整構造を自身の表面上に持つことができるとともに、例えば金属の塊あるいはシート状の金属あるいは金属被覆されたプラスチック部材から構成されるので、本発明により、マイクロＭＩＤに比べて、精度をはるかに高くすることができる。
【００２４】
‐  光学的な半導体素子を調整するのに使用できる微細加工されたサブマウント上の構造は、必ずしもはっきりした型出し傾斜部（de-formation bevels）を持つように形成する必要はない。というのも、これらの構造が、マイクロＭＩＤの場合と違って、金属やプラスチックにおける複数の造形プロセスで製造されるものでないからである。したがって、垂直な構造も可能である。約１００μｍの厚さを持ったシート形状の微細加工されたサブマウントが用いられる場合には、シートを曲げることで半導体素子のための開口部を容易に広げることができ、半導体素子を挿入できる。これに引き続いて、シートのひずみが取れていく間に、半導体素子の細かい中心合わせが行われる。
【００２５】
‐  金属製の微細加工されたサブマウント上には、電気光学半導体素子を、マイクロＭＩＤにおけるように単に接着するだけの代わりに、半田付けすることができる。これにより、半導体素子とサブマウントの間が熱的及び電気的に一層良好に接続されるようになる。この点は特に、半導体素子が効率の悪いＬＥＤで、ＬＥＤの損失熱が放散されなければならない場合には特に重要である。
【００２６】
‐  マイクロＭＩＤ技術ならびに伝統的なリードフレーム技術においては、基板ないしリードフレームの全金属表面がワイヤボンディング可能であることに注意が払われる。このことを実現するのに適した表面コーティングは高価であり（パラジウムの基層）、しかも特に、層の光学的反射特性が最適ではないという欠点を有している。ボンディングできない銀の層であれば多くの用途に適したさらに良好な反射因子を有しているであろうが、上に述べた理由から使用できない。ところが、本発明では、一般にサブマウント上でワイヤボンディングを行う必要は無いから、ボンディングできるかどうかを気にする事無く、このサブマウントに理想的な反射コーティングを設けることができる。
【００２７】
‐  半導体素子の基板が導電性を持たないためにサブマウント上で半導体素子を直接電気的に接続することができない場合には、半導体素子と支持体との間の一方の電気的な接続がワイヤボンディングを介して支持体上で直接行われ、他方、半導体素子と支持体との間のもう一方の電気的な接続が、サブマウント上かもしくは直接支持体上かのいずれかにおいて行われなければならない。
【００２８】
‐  本発明のさらなる実施形態において、求められる精度ならびに送信ダイオードの放射特性に応じて、有利な効果を奏する様々な変形例が可能かつ有用である。
【００２９】
たとえ半導体素子として送信ダイオードないしＬＥＤについて上述したとしても、そしてまたこれから述べるとしても、このことを限定的に解釈するべきではなく、単なる一例として捉えるべきである。というのも、本発明は、同じようにして、フォトダイオード、フォトトランジスタ、あるいはフォトレジスタといったような受光半導体との接続にも同様に用いることができるからである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３０】
以下、本発明を実施形態により図面を参照しながら詳述する。
【００３１】
図１ａ及び図１ｂには、サブマウント１と、該サブマウント上に装着された発光ダイオード２（以後、ＬＥＤと称する）と、上記サブマウント１上において調整された好ましくはプラスチック製の結合部材３とからなる装置が示されている。本実施形態において、サブマウントは金属からなり、プリント回路基板４上に装着され、しかも好ましくは半田付けされ、プリント回路基板４上に設けられた電気回路に上記ＬＥＤの一方の電極が電気的に接続されている。ＬＥＤの他方の電極は、ボンドワイヤ５によってプリント回路基板上の回路に電気的に接続されている。ボンドワイヤ５は、結合部材３においてサブマウント１を取り囲んでいる部分のスロット６に収容され、これにより損傷から保護されている。
【００３２】
結合部材３には、穴部（凹部）が形成されており、該穴部に、本実施形態においては光ファイバとされた光導波路７が収容されている。この穴部は、この穴部の下端の上方、所定距離の位置に、環状肩部８を有し、この環状肩部の位置で光導波路７の終端面が支持されている。上記穴部は、この肩部８の下側では放物面状に形成され、ＬＥＤによって放射されて該穴部の壁に当たる光線を光導波路７内に向けて反射するための金属コーティング１９を有している。
【００３３】
図から分かるように、上記穴部は、自身の下端位置において結合部材３に所定の断面を有しており、この断面がサブマウント１の断面に一致させられていることで、結合部材３がサブマウント１において中心合わせさせられるようになっている。
【００３４】
光導波路７の終端面とＬＥＤ２の間の空間（隙間）ならびにスロット６は、透明な接着剤Ｋに満たされている。この接着剤Ｋは、光導波路の終端にまで達してＬＥＤ２と光導波路７との間の光結合をさらに良好にする。当然のことながら、接着剤Ｋを充填する際には、上記スロット６及びサブマウント１の穴部６ａは、下側で閉じられていなければならないが、これは、図４や図５には図示されてはいないものの、例えば支持体４によって確保されている（図１参照）。
【００３５】
図１に対する別構成として、装置を製造する際、透明な接着剤Ｋを充填した後で、例えばＰＯＭ、ＰＴＦＥ、あるいはクロム鍍金された金属ピン等の非接着性の材料からなるプラグを光導波路７の代わりに結合部材の穴部の中に挿入することもできる。このプラグは、接着剤Ｋが硬化した後、穴部から引き抜かれる。このようにして形成された空孔に、かくして光導波路７を差し込むことができる。光導波路は、必要に応じてこの結合部材から再び取り出すことができる。
【００３６】
図２〜図４は、ボンドワイヤを収容するためのスロット６（図２）もしくは穴部６ａ（図３）を有する、旋削加工部材（旋盤加工部材）としての、反射器（金属コーティング１９）付きサブマウントを具体的に示す。図そのものから明らかに分かるので詳細に説明する必要はないであろう。
【００３７】
図４は、図２及び図３に示されたサブマウントに結合部材３がどのように接合され、そして光導波路７がどのように調整されるかを示している。サブマウントに形成された反射器１９の上縁部は、結合部材３に収容される光導波路７よりも僅かに狭い直径を有しているので、図中、サブマウント１上の幅狭の環状肩部８とされたファイバ係止部が示されていることが分かる。こうして、光導波路の終端面は、ファイバを軸線方向に調整するために上記肩部８上に載置される。
【００３８】
自動車産業といった特定の用途に対しては、旋盤上で旋削加工されたサブマウントは、まだ十分に安価ではないので、図２〜図４に示される部材は、抜き加工や深絞り加工によって次第に製造されるようになろう。サブマウントは、このような工程において、該サブマウントが必要な表面を持つようにするとともに、同時にボンドワイヤ用の開口部（溝部）が打ち抜かれるようにして、一枚の板金から一つの作業工程で成形されなければならない。
【００３９】
別構成として、反射器１９は、結合部材３内に形成されてもよい（図１及び図５）。この構成は、反射器が、もはや技術的に確実な方法でサブマウント内に形成することができない程、軸線方向に長くならなければならないような場合に特に有利となる。図５に示されるような長尺な反射器は、ＲＣＬＥＤのように、軸線付近に放射する送信ダイオードを用いる場合に有利となる。
【００４０】
ＬＥＤが配置されることになる位置において基板上に窪み部を（丸く、あるいはまた角度を付けて）形成することにより、半導体チップのために間接的な（受動的な）調整装置を設けることができる。
【００４１】
加えて、留意すべきことは、抜き加工及び深絞り加工技術は、サブマウントを大量生産（百万ならびにそれよりも多い単位）するのには最も適した製造方法ではあるものの、要求される精度はそれでも確保されなければならないという点である。ボンドワイヤに必要なサブマウント内の開口部のため、場合によっては同時に行うことができる２つの製造工程が必要である。すなわち、出発薄板金ないし出発ワイヤ（深絞りの場合、材料の無駄にならないことから、半製品としてのワイヤ材料を用いて作業することが好ましい）を成形して、反射器ないしチップ調整部及び結合部材のための調整構造が設けられるようにする工程と、ボンドワイヤのための孔ないしスロットを押し抜く工程とである。これとは異なり、孔やスロットは、レーザ切削によっても作ることができる。抜き加工するサブマウントに適した材料は、銅の割合が高い青銅（変形しやすく熱伝導性が良い）か、あるいは、自動車のヘッドランプと同様に、やはり容易に変形させることができる極めて純粋なアルミニウム合金（９９％Ａｌ）か、銀とすることができる。青銅から出来たサブマウントは、非常に滑らかに仕上げられた表面が得られるように、抜き加工工程の前かもしくは後に電気鍍金される必要がある。アルミニウムから出来たサブマウントには、引き続き電解研磨が施される。もっともこれは、アルミニウムの純度が極めて高い場合にのみ行うことができる。
【００４２】
図１から図５に示されたサブマウントは、熱可塑的な成形によってプラスチック材料から作ることもできる。ただしこれは、このプラスチック体が引き続き金属被覆（コーティング）工程によって処理され、これにより、送信ダイオードの損失熱が放散可能とされる場合であり、さらには、サブマウントが反射器を備えなければならないときは、金属表面が十分良く反射させられるようになる場合である。約３０μｍの銅と続く薄い銀のめっきによるコーティングは、通常この要求を満足する。この構成の利点は、プラスチック製サブマウントを、簡易でありながらそれでも高い精度で作ることができる点にある。
【００４３】
微細加工されたセラミック材料からなるサブマウントを作ることもできる。というのも、この材料は、もともと射出成形することができるからである。
【００４４】
サブマウント同様に結合部材にも反射器を設けることができる。
【００４５】
本発明の特に優れた点は、送信ダイオードからプリント回路基板へのボンドワイヤを極端に短く保つことができる点にある。数１００ＭＨｚの周波数に対しては、１ｍｍの長さを持つボンドワイヤは、まださほど問題ではない。ガラスファイバ回線内に通常現れるような１ＧＨｚを上回るさらに高い周波数には、もっと短いボンドワイヤが必要になる。しかしながら、この周波数領域では、図１〜図５に示される構成ならびに抜き加工や深絞り加工されたサブマウントを有する解決手段は、ここで生じる精度の要求を満たさない。これらの用途に対しては、微細加工技術の方法を用いてサブマウントを作製することが必要で、この点は、以下に図６ａ〜図６ｄを参照しながら説明する。
【００４６】
図６ａは、微細加工されたサブマウント１に対する一つの可能な構造を上面図で示している。この構造は、Ｕ字形の平坦な金属製の構造部からなる。Ｕ字の２つの長い脚部の間には、できるだけ縁部に近づけて、窪み部９が配置されている。この窪み部９の中に、本実施形態ではＬＥＤとされた半導体素子２を精度よく収容することができる。図６ｂａ又は図６ｂｂより、微細加工されたサブマウント１は、プリント回路基板４においてＵ字の長い脚部の間に設けられた端子１０にＬＥＤ２からのボンドワイヤ５を後で接合できるようにして、プリント回路基板４上に接着ないし半田付けされている（図６ｃ）。
【００４７】
微細加工されたサブマウントの製造方法に応じて、このサブマウントは、一塊の金属の部材（図６ｂａ）か、あるいはどの場所でも一定の所定厚さを有する薄板金（図６ｂｂ）から構成することができる。大量の金属が薄い金属層上に該層の下側において電気鍍金されて、これによりそこに存在する窪みが満たされ、その後、この側がブラシによって平坦化される場合には、図６ｂａに示す構造が得られるが、薄い層が金属層上に電気鍍金される場合には、図６ｂｂに示される結果が得られる。
【００４８】
ボンドワイヤ５は、外側のＵ字形の隆起部より低い位置に配置されているので、横方向の作用による損傷から保護されている。微細加工されたサブマウント１が、銅といったような熱を良く伝える材料から出来ている場合には、サブマウントは、ダイオード２によって発生した損失熱に対する優れたヒートシンクを形成する。
【００４９】
図６ｄは、結合部材３が、微細加工されたサブマウント１と凹凸が逆になった反対の表面構造を該部材自身の裏側に有している場合に、上記微細加工されたサブマウント１上でどのように結合部材３を調整することができるかを示している。ただし、ＬＥＤ２は、微細加工されたサブマウント１によって全方面を囲まれているため、結合部材３の反射器の内側には入れない。
【００５０】
微細加工されたサブマウント及び対応する結合部材を製造可能にする方法について、図７ａ〜図７ｄを参照しながら以下に説明する。
【００５１】
図７ａは、サブマウントならびにこのサブマウントに嵌め合わされる結合部材を製造するための２つの部分（２体）からなる射出成形装置を示す。この射出成形装置は、上側の部分１１と下側の部分１２とから構成され、これらの部分は、調整ピン１３及び調整穴部１４を用いて相互に位置及び姿勢が調整されて、空洞を画成する。
【００５２】
いかなる「誤差」も、結合部材と微細加工されたサブマウントとにそのまま自動的に組み込まれてしまうから、半導体チップを収容するための窪み部９を除けば、この装置の表面構造の精度はあまり問題にならない。従って、この装置の作製に当たって主として難しいのは、通常２５０μｍ×２５０μｍの面積を有した四角形の窪み部９を、射出成形装置の下側の部分１２に正確に組み込むことである。この理由のため（コスト的な理由のため！）電気鍍金技術を用いることが許されない場合には、代わりとして、さらに簡単な２つの方法を用いることができる：すなわち、微細寸法での放電型彫り（Sink erosion）か、あるいは高精度穴あけ加工／フライス加工である。鋳込み工程の際に垂直な壁が困難をもたらさないのであれば、後者の方法が最も格段に安価な方法である。
【００５３】
装置の上側の部分１１は、装置の下側の部分１２に対して正確に調整されなければならない。この調整は、調整ピン１３と調整穴部１４とを用いて行うことができる。こうして、封鎖された内部空洞にプラスチックが流し込まれ、その結果、プラスチック体１５が形成される。このプラスチック体１５は、第一の目的では、ロストフォームコア（verlorener Formkern）として用いられ、図７ｂに示されている。
【００５４】
サブマウントを製造するために、上記プラスチック体１５の下側の部分が用いられる。結合部材を製造するための第二の目的では、プラスチック体１５の両側が必要になる。
【００５５】
先ず最初に、サブマウントの製造について述べる。
【００５６】
射出成形によって製造された図７ｂに示すプラスチック体１５の下側全てに、スパッタリング、蒸着、又は湿式化学処理（wet-chemical process）を用いて、薄い、導電性の層１６が設けられる（図７ｃ参照）。続いて、この同じ側がブラッシングないし研磨される。この作業工程によって、突出した全ての部分７上で薄い金属膜が除去され、こうして、後にサブマウントになる微細構造が隔離される（図７ｄ）。サブマウントを「ボンドワイヤ位置」に正確に規定できるのは、まさにこの段階である。
【００５７】
残っている金属層１６の上には、かくして電気的もしくは化学的に鍍金できる金属が任意の順序で塗布される。その結果が図７ｅに示されている。図７ｅにおいて、符号１６ａに注目されたい。金属を選択する際に考慮するのは、熱伝導性、機械的剛性、裏側の平滑さ（レベリング）、半田付け及び接着性（ぬれ性）である。とりあえず、ニッケルと銅が有用な候補である。裏側が錫で被覆されれば、サブマウントをプリント回路基板上に半田付けする工程が容易になる。
【００５８】
用いられる電解槽の平坦化特性によっては、金属の隆起部や盛り上がりが、後にサブマウントの裏側の平坦性を乱すことになる可能性もある。この場合には、電気鍍金で構造が作られたプラスチック体上の層に別の研削処理を施し、これにより、上記の隆起部分を除去することも有用である。品質に対する要求がさほど高くない場合には、この目的のためにブラシング装置を用いることもできる。
【００５９】
続いて、このように形成された金属体がプラスチック体１５から分離される。この目的のためには、例えば、熱的、化学的、さらに機械的方法（金属の微細加工を害する恐れがあるためいくらか制限付きではあるが）など、プラスチックを壊すあらゆる方法が基本的に可能となる。好ましくは、プラスチック材料のガラス転移温度より高い温度で金属の微細構造体（金属の構造体）を選択的に加熱し（例えば、マイクロ波の照射、大電流通電加熱［Hochstromerwaermung］、又は渦電流加熱など）、次いで、ＮＭＰ槽といったような有機溶媒槽中でプラスチックを洗浄することが可能である。
【００６０】
金属製の微細構造体がワイヤボンディング可能とされていなければならないのなら、このワイヤボンディングのために微細構造体を再び特別にコーティングしなければならない。このようにして、微細加工されたサブマウントがプリント回路基板に装着されるものとして出来上がる。
【００６１】
さて、上記サブマウントに正確に適合する結合部材の製造についてこれから述べることにする。
【００６２】
上述した２つの部分からなる装置を用いて、図７ｂに示されるように、プラスチック体１５が射出成形される。このプラスチック体に形成された、光導波路を収容するための凹部１８は、反射器として機能できなければならない下側の放物面状の部分１９において金属コーティングが施される。このコーティングのために簡単なやり方は、鏡の製造ならびに装飾品製造業から知られる２成分の吹き付けを用いた還元析出による銀コーティングである。その後塗布される透明なラッカによって銀が移ることを防ぐことができる。遠赤外の波長に対しては、金コーティング技術を適用する必要がある。
【００６３】
結合部材が使用可能となるためには、まだ２つの作業工程が欠けている。反射器領域１９には、図１に示す孔が加工されなければならない。この加工は、精度に対する要求がそれほど高くなければ、光導波路のための凹部を通して正確に位置決めすることのできる穴あけ装置を用いて最も容易に行うことができる。別法として、レーザビームを用いた穴あけ工程も可能である。
【００６４】
結合部材３が微細加工されたサブマウント１上に載置可能となる前に、電気的ないし電子的な部材、すなわち、ＬＥＤ、ボンドワイヤ、回路などによって占められるようなプラスチック体の部分６が大まかに取り除かれなければならない。この作業は、数が少ない場合には穴あけ加工やフライス加工によって行うことができる（この点に関しては、図１〜図５の例を参照）。数が多い場合には、装置に然るべき改良が加えられることになる。
【００６５】
上述の方法によって製造されるサブマウント及び結合部材は、極めて高い精度で互いにぴったり当接し合う。これらサブマウントと結合部材は、同一の再現可能な幾何的表面（図７ｂにおけるプラスチック体の表面）から来るものであるから、これらの接合面は、互いに完全に凹凸が逆（正反対）になっている。
【００６６】
多くの異なる送信ダイオードが存在し、このとき、各ダイオードは、動作電流にもよるが、立体角内に固有の放射を放つ。図８は、サファイア基板上のＶＣＳＥＬ、ＲＣＬＥＤ、及びＧａＮ‐ＬＥＤの場合に見られる３つの典型的な立体角スペクトルを示している。ＶＣＳＥＬ（Vertical Cavity Surface Emitting Laser diode）の放射は、通常では完全に光導波路のアクセプタンス角度領域に入っているので、ビームを成形する手段はこの場合余分である。本発明による結合部材は、この場合には、単にダイオードと光導波路との間の横方向の調整のためにのみ用いられる。ＲＣＬＥＤ （Resonant Cavity Light Emitting Diode）の放射は、遥かに大きな立体角を取るため、開口の大きな光導波路に結合される場合でも、ビーム成形手段が有利となる。しかしながら、ＲＣＬＥＤの放射は、本質的にはそれでもまだ軸線に近い部分に集中しているので、ＬＥＤから大分距離を有した長い放物面状の反射器を用いることができるはずである。この反射器は、反射器表面に入射した光が光導波路内に向かって反射されるように計算されている。かなり広がった角度スペクトルを有し、場合によってはそのまま側方に向かって放射する特性を有するＬＥＤの場合には、これに対して短い反射器がビーム成形手段に最も効果的である。この場合、横方向にかなり拡がってダイオードチップから放出される放射を光導波路内に結合させることができる。
【００６７】
幾つかの電気光学チップ（アレイ）が本発明の方法でプリント回路基板上で光導波路に結合されなければならないときは、以下のような問題が起きる。複数のサブマウント１が別々に製造され、各送信ダイオード２に対してプリント回路基板上に設けられる場合、これらのサブマウントは、一体で構成されている結合部材３に嵌らない。この問題に対して２つの対処方法が挙げられる：
【００６８】
変形例１が図９ａ及び図９ｂに示されている。ＬＥＤ２ないしＬＥＤ／サブマウントユニットが、光導波路のカップリング前にプリント回路基板４上に接合される。数個の光導波路７に用いられる一体形成された結合部材３には吸収しきれないような機械的な公差が自然に現れる。この公差を吸収するため、可撓なプリント回路基板４を用いることができる。この回路基板は、自身の可撓性を増加させるためのスロット２０を有していてもよい。プリント回路基板４の動かしやすい舌部２１は、これら舌部に対して予め用意された結合部材３における位置に容易に持来させることができる。
【００６９】
これとは別の解決方法が図１０に示されている。単体のサブマウント１上に複数半導体チップ用の数個の収容部９が配置されている。この解決手段は、微細加工されたサブマウントと組み合わせる場合にのみ用いることができる。
微細加工されたサブマウント１は、高精度で製造することができるため、同じ高い精度で製造される結合部材３内にサブマウント１が挿入可能となるように半導体チップ同士の間の距離を選択することができる。図９におけるような公差の補償は求められない。その他、図１０の説明に対しては、重複を避けるため、図６の説明を参照されたい。
【００７０】
ダイオードから放射される光を９０°偏向するための偏向反射器を使って動作する構成がマイクロＭＩＤ技術より周知となっている。上記独国特許出願公開第１９８５１２６５号明細書の図１１を参照されたい。そこに記載された構成は、多くの実用的な用途において、光導波路及びプリント回路基板が一平面上にあるおかげで、トランシーバ装置を囲むハウジングがより平らになるようにして形成できるという利点を有している。この構成が有利となるのは、例えば、トランシーバが内部に、つまり電気光学プリント回路基板の内部層上に配置されなければならないときである。
【００７１】
この考え方を本発明による構造に応用した例が図１１によって示されている。独国特許出願公開第１９８５１２６５号明細書と対照的に、プリント回路基板４を用いた調整は行われず、サブマウント１上で調整が行われる。
【００７２】
偏向反射鏡１９を介して光導波路とプリント回路基板との間で９０°偏向する必要性が出てくるのは、ここで開示された発明の可能な構成においては、特殊な場合だけである（電気光学的なプリント回路基板、光集積回路へのカップリング）。上部にサブマウント１が実装されるプリント回路基板４は、可撓な材料から作ることができるから、全体の高さを節約する（図１１に示すごとく）効果は、図１２に示すように、可撓なプリント回路基板４を折り曲げることによっても得ることができる。この構成により、プリント回路基板上に垂直に設けられる光導波路７は、プリント回路基板４とともに一つの平面上に持ってくることができる。
【００７３】
トランシーバを、光導波路としてのガラスファイバ用に標準直径１２５μｍで製造しなければならない場合には、数ｍｍの長さの直径僅か１２５μｍの高精度の穴を持つ結合部材を作製することは、技術的に困難になる。これに対して図１３には、先ずはじめに高精度のフェルール２３（１μｍより小さい公差）によってガラスファイバ２２を保持して、それからこのフェルール２３を本発明による方法で結合部材３を用いてサブマウント１上で調整することが示されている。図１３は、この装置を示す。
【００７４】
フェルール２３そのものが本発明による結合部材を同時に形成するのであれば、調整の正確さに対するさらに高い要求も満足することができる。図１４は、サブマウント１を示しており、このサブマウントは、中に保持されたガラスファイバを持つフェルール２３が直接差し込まれるように、そして中心合わせされた状態で半導体チップに対向するように、該サブマウントの上側が形成されている。
【００７５】
図１５ａ及び図１５ｂに示された構成は、同時に（つまり、時間分割多重化ないし時間分割二重化ではなく）データ受信とデータ送信を行える著しく安価な送信受信モジュール（トランシーバ）の構造を可能にする。送信器としてのＬＥＤ２及び受信器としてのフォトダイオード２４（PD）は、共通のサブマウント１上に設けられている。サブマウント１は、上記２つの構成要素（コンポーネント）の間に、これらのコンポーネントを互いに光学的に遮蔽する尾根部２５を有している。２つの電子コンポーネント２，２４に共通の光導波路は、結合部材３内に保持されている。
サブマウントは、コンポーネント２，２４からプリント回路基板（図示せず）につながるボンドワイヤ５を収容するための２つのスロット６を有している。上記尾根部２５は、同時に、光導波路をコンポーネント２，２４から所定距離の位置に保つ役割を果たしており、したがって、他の実施形態においては肩部８によって担われた機能を担っている。
【００７６】
従来技術と比較して有利であるのは、ダイオード２，２４が電気的に干渉作用を持たない点である。というのも、送信ダイオードの電流は、受信ダイオードのチップを流れることはないからである。
【００７７】
高精度の要求に適した実施形態が図１６に縦断面図で示されている。この実施形態では、結合部材３は、初めは片側が止まり穴を有して形成されており、この止まり穴が後で背面側からフライス切削等によって機械的に開口されるようになっている。機械的な開口により、図１６に破線で境界が引かれている領域が、結合部材３の上側において取り除かれる。この製造方法では、互いに合わされる部品が同じ側で規定されるため、装置上側面と装置下側面とによる射出成形を通じて現れる公差が回避される。
【００７８】
結合部材が透明なプラスチック材料からなり、充填される接着剤の屈折率が結合部材の屈折率より大きい場合には、光導波路が結合部材内に形成される。この光導波路は、ファイバと結合位置との間の断面を適合するのに用いることができる。このようにして、いかに多くの電気光学チップもたった一つのファイバに結合させることができる。この例が図１７に示されている。
【００７９】
単一の光導波路上で双方向で動作させるのに、集積型の光１×２スプリッタをトランシーバが備えていなければならないときには、違う用途が生じる。偏向反射器によって、集積型の光学的構造に、送信ダイオードならびに受信ダイオードを特に簡単に結合させることができる。送信ダイオードの光は、図１８に示すように、この場合ファイバに結合されるのではなく、集積型の光導波路に結合される。ここで、結合部材は、やはり透明なプラスチック材料から構成され、充填される接着剤は、結合部材のプラスチック材料よりも高い屈折率を有している。
【００８０】
図１９は、サブマウント１に、半導体素子２とは反対の該サブマウントの側において、ピン２６が設けられている本発明の一実施形態を示す。上記サブマウント１は、自身の上側に放物面状の窪み部を備え、この窪み部に、図４の実施形態と同じような金属コーティング１９が設けられている。加えて、サブマウントには、該サブマウントの上側に環状の段部２７が設けられ、この段部で円筒状の結合部材３が中心合わせされている。ここで、結合部材は、軸線方向の穴部を有し、この穴部が放物面状に形成されて、サブマウント１内の窪み部に段差無くつなげられている。光導波路７は、この穴部の上端に差し込まれている。光導波路の終端と、この光導波路に対向してサブマウント上に取り付けられた半導体素子２との間の隙間は、透明な接着剤Ｋによって充填されている。
【００８１】
サブマウントのピン２６は、本実施形態ではリードフレームとして設けられた支持体４（図２１に一部が上面視して示されている）の第１の接続フラップ２９における貫通部２８に収容されている。リードフレーム上に一体に成形された押圧フック３０は、貫通部２８内に突出している。この押圧フックは、ピン２６を凹部２８内に押し込む際に、このピン２６に弾性的に接触し、押圧フックの先端がピンの中にもぐりこみ、その結果、ピン２６、そしてそれによって全サブマウント１がリードフレーム４に固定される。加えて、半田付け可能であれば、ピンは、リードフレーム４の接続フラップ２９に半田付けすることができる。リードフレーム４は、さらに、第１のフラップから離間された第２の接続フラップ３１を備え、この第２の接続フラップにボンドワイヤ５が接続されている。
【００８２】
全体の構成を機械的に安定化させるために、リードフレーム４は、サブマウント１と、結合部材３の下側の部分で該結合部材３と一緒にプラスチック材料３２でモールドにより固められている。このプラスチック材料は、穴部やサブマウント１に接着剤Ｋとして注入されるものと同じ材料とすることができる。ここで、同じ材料を用いる場合には、接着剤を充填することと、装置をモールドで固めてしまうことを一つの鋳型を用いて一つの工程で行ってしまうことができる。当然のことながら、リードフレーム４の２つの接続フラップ２９，３１を接続するウェブ３３、及びリードフレームの、もはや必要でない図２１に見られる他の全ての部分は、モールドして固めた後に装置から取り外すことができる。
【００８３】
図２０の他の実施形態は、サブマウント及び結合部材が組み合わされ、一体型のユニット３を形成している点が、図１９の実施形態とは異なっている。残りの全ての特徴は、図１９のものと類似しているので、説明を繰り返すことは省略してよい。
【００８４】
図２２は、４つのＬＥＤからなる構成を示す。これらのＬＥＤは、共通の光導波路７の縁部３５に並べられた状態で結合されている。この共通の光導波路は、本実施形態では、光を導く平坦な例えばプラスチック材料から出来たプレート３４とされている。発光ダイオードは、例えば図１９及び図２０に示されているような装置に保持させることができ、その構成は、図２２では概略的に、つまりは詳細が省かれた状態でのみ示されている。しかしながら基本的に重要なのは、ＬＥＤから離れた側の放物面反射鏡１９の端部において結合が行われ、その際、放物面反射鏡１９が結合部材３の一部とされ、しかもこの目的のために、放物面反射鏡１９の空いた端面側に然るべく対応する切欠を有して、この切欠に平板形状光導波路３４の縁の部分が嵌るようになっている点である。発光ダイオードは、幾つかの光の色が光導波路３４内で加算的に混ぜられるように、異なる色を持っている。このような方法で、発光ダイオードの強度と色温度の適切な整合がなされる場合には、混合色を白色にすることができる。
【００８５】
図２３は、図２２と同じような構成を示す。ここでは、見やすくするために、発光ダイオードと結合部材は示されていない。図２２の実施形態と比べて基本的に重要な特徴は、光導波路３４が管として形成され、この管の端部３５に、複数の発光ダイオードがそれぞれ本発明の結合装置を用いて結合され、その一方で、反対側の端部が光の射出面として用いられているという点である。この実施形態においても、光の混合色を生成させることができる。
【００８６】
図２２及び図２３の実施形態において、これまで述べてきた実施形態に関して記載された特徴が、使用可能な範囲で全て用いられることが好ましいことは言うまでもない。このことは、光のガイドに関与するあらゆる構成部材の金属コーティング、透明な接着剤による空いた隙間の充填、結合部材への確動的な光導波路の調整、そして、サブマウントを用いた半導体素子用の各支持体への半導体素子の取り付けならびにこれらの形成について特に該当する。
【図面の簡単な説明】
【００８７】
【図１ａ】結合部材内に放物面鏡を有する本発明の第一の実施形態を示す縦断面図である。
【図１ｂ】結合部材内に放物面鏡を有する本発明の第一の実施形態を示す上面図である。
【図２ａ】本発明の第二の実施形態の一部として、放物面鏡とボンドワイヤを収容するための切削加工されたスロットを有するサブマウントを示す縦断面図である。
【図２ｂ】本発明の第二の実施形態の一部として、放物面鏡とボンドワイヤを収容するための切削加工されたスロットを有するサブマウントを示す上面図である。
【図３ａ】図２ａ及び図２ｂに示す実施形態の別構成として放物面鏡とボンドワイヤを収容するための孔を有するサブマウントを示す縦断面図である。
【図３ｂ】図２ａ及び図２ｂに示す実施形態の別構成として放物面鏡とボンドワイヤを収容するための孔を有するサブマウントを示す上面図である。
【図４】上部に調整された結合部材を有したサブマウントを備える図２ａ及び図２ｂに示す第二の実施形態の縦断面図である。
【図５】第三の実施形態として、反射器の無いサブマウントと当該サブマウントにおいて調整された反射器付き結合部材とを示す縦断面図である。
【図６ａ】第四の実施形態としての微細加工技術で形成されたサブマウントを示す上面図である。
【図６ｂａ】第四の実施形態としての微細加工技術で形成されたサブマウントを異なる組み立て段階において示す縦断面図である。
【図６ｂｂ】第四の実施形態としての微細加工技術で形成されたサブマウントを異なる組み立て段階において示す縦断面図である。
【図６ｃ】第四の実施形態としての微細加工技術で形成されたサブマウントを異なる組み立て段階において示す縦断面図である。
【図６ｄ】図６ｃに示す構成を、該構成に結合部材を適合させた状態で示す縦断面図である。
【図７ａ】射出成形装置を示す図である
【図７ｂ】第四の実施形態による微細加工技術により形成されたサブマウントの製造プロセスを異なる段階において示す図である。
【図７ｃ】第四の実施形態による微細加工技術により形成されたサブマウントの製造プロセスを異なる段階において示す図である。
【図７ｄ】第四の実施形態による微細加工技術により形成されたサブマウントの製造プロセスを異なる段階において示す図である。
【図７ｅ】第四の実施形態による微細加工技術により形成されたサブマウントの製造プロセスを異なる段階において示す図である。
【図８】異なる種類の発光半導体の放射ダイアグラムを示す図である。
【図９ａ】第四の実施形態の特徴を備えている共通の結合部材と幾つかのサブマウントを有するプリント基板を示す縦断面図である。
【図９ｂ】第四の実施形態の特徴を備えている共通の結合部材と幾つかのサブマウントを有するプリント基板を示す上面図である。
【図１０】図９ａ及び図９ｂに示す２つの光半導体チップ用の微細加工技術で形成されたサブマウントを示す上面図である。
【図１１】微細加工されたサブマウント上の偏向反射鏡を有する結合部材を示す図である。
【図１２】可撓なプリント回路基板による９０°の偏向部を有した結合部材を示す図である。
【図１３】本発明の第五の実施形態として高精度のフェルールを用いたガラスファイバの調整を示す図である。
【図１４】ガラスファイバを収容するフェルールが結合部材そのものを形成している第六の実施形態を示す図である。
【図１５ａ】共通の光導波路を持つ送信ダイオードと受信ダイオードを保持するサブマウントを備えた第七の実施形態を示す縦断面図である。
【図１５ｂ】共通の光導波路を持つ送信ダイオードと受信ダイオードを保持するサブマウントを備えた第七の実施形態を示す上面図である。
【図１６】高精度の要求に適ったファイバ支持体と結合部材の嵌め合わせを概略的に示す縦断面図である。
【図１７】透明なプラスチック材料からなる結合部材を有した図１５ａに類似の構成を示す図である。
【図１８】本発明の第八の実施形態として、透明なプラスチック材料からなる結合部材と９０°偏向部を有する構成を示す図である。
【図１９】放物面反射鏡として形成された結合部材と、支持体上にピンによって固定されたサブマウントとを備えた第九の実施形態を示す図である。
【図２０】光導波路をアライメントする放物面反射鏡を有して一体に形成されかつピンによって固定されたサブマウントを備えた第十の実施形態を示す図である。
【図２１】第九及び第十の実施形態によるサブマウントを保持するのに適したリードフレームを上面視して示す図である。
【図２２】シート状に形成された平坦な光導波路を有する本発明の実施形態を概略的に示す図である。
【図２３】シート状に形成された管状の光導波路を有する本発明の実施形態を概略的に示す図である。
【符号の説明】
【００８８】
１・・・サブマウント
２・・・発光ダイオード；送信コンバータ（エレクトロオプティックな半導体素子）
３・・・結合部材
４・・・プリント回路基板（支持体）
５・・・ボンドワイヤ
６・・・スロット（溝部）
７・・・光導波路
８・・・肩部（光導波路の終端面が支持される突出部）
９・・・窪み部（調整構造）
１１・・・射出成形装置（２体の装置）の上側の部分
１２・・・射出成形装置（２体の装置）の下側の部分
１５・・・プラスチック体（射出成形体）
１９・・・金属コーティング（反射器）
２４・・・受信コンバータ（オプトエレクトリックな半導体素子）
２５・・・尾根部
２６・・・ピン（突出部）
２８・・・貫通部（窪み部，貫通孔）
３０・・・押圧フック（金属製バネ舌部）
３４・・・プレート（シート状の光導波路，光シート状導波路）
Ｋ・・・透明な接着剤
【図８】
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【国際公開パンフレット】
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【国際調査報告】
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