(57)【要約】【課題】光半導体素子の気密封止性が良好な光モジュールを提供する。【解決手段】透明な電気配線基板１１の一方の面１１ａに光半導体素子２１を配置し、他方の面１１ｂに光半導体素子２１と光送受信するためのポリマ導波路１２を設け、そのポリマ導波路１２の光半導体素子２１に対向する位置に反射面１３を形成した光モジュールであって、光半導体素子２１をパッケージ１４内に収容し、そのパッケージ１４を電気配線基板１１に気密に固定すると共に、反射面１３をポリマ導波路１２の端面を傾斜させて形成した斜面にメタルメッキ１７を施して形成した。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
透明な電気配線基板の一方の面に光半導体素子を配置し、他方の面に上記光半導体素子と光送受信するためのポリマ導波路を設け、そのポリマ導波路の上記光半導体素子に対向する位置に反射面を形成した光モジュールであって、
上記光半導体素子をパッケージ内に収容し、そのパッケージを上記電気配線基板に気密に固定すると共に、上記反射面を上記ポリマ導波路の端面を傾斜させて形成した斜面にメタルメッキを施して形成したことを特徴とする光モジュール。
【請求項２】
上記メタルメッキは、上記ポリマ導波路と上記電気配線基板の一部であって少なくとも上記パッケージに対向する部分を覆う請求項１に記載の光モジュール。
【請求項３】
上記パッケージは電気配線基板に半田接着されている請求項１または２いずれかに記載の光モジュール。
【請求項４】
上記光半導体素子は、上記パッケージの上記電気配線基板に対向する面に設けられ、その面には光半導体素子を外部に電気的接続するためのスルーホールが形成されている請求項１〜３いずれかに記載の光モジュール。
【請求項５】
上記パッケージは、セラミック或いはＳｉで形成されている請求項１〜４いずれかに記載の光モジュール。
【請求項６】
上記パッケージは、無機フィラーを含有する樹脂で形成されている請求項１〜４いずれかに記載の光モジュール。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電気配線基板にＬＤ或いはＰＤ等の光半導体素子とポリマ導波路を備えた光モジュール関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、フレキシブルな電気配線基板にポリマ導波路とＬＤ等の光半導体素子を設け、光−電気変換機能を有する光モジュールが提案されている。光モジュールは、電気配線基板上の一方の面に光半導体素子を搭載し、他方の面に光半導体素子と光送受信するポリマ導波路が設けられている。ポリマ導波路と光信号の送受信を行う光半導体素子としては、面発光型のＬＤが用いられ、他の関連回路素子（チップ）と共に搭載される。
【０００３】
また、光モジュールには、ＬＤからポリマ導波路に向かって出射する光信号をポリマ導波路のコアに入射させるためのミラー構造が設けられている。例えば、そのミラー構造は、ポリマ導波路のコアに対して斜め（特に、４５°）に切断し、その切断面を光信号の反射面とするものである。
【０００４】
また、特許文献１では、ポリマ導波路にミラー構造を形成し、そのミラー構造に位置して、光−電気変換を有する有機導電体膜を形成して、ポリマ導波路からの光信号を光−電気変換することが提案されている。
【０００５】
【特許文献１】特開２００１−２６４５６０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、ＬＤ等の光半導体素子を、電気配線基板を介してポリマ導波路と光学的結合させた光モジュールでは、光半導体素子に水分（水蒸気）が浸入して、その水分により光半導体素子の特性を劣化させる、及び素子寿命を短くしてしまう問題があった。
【０００７】
また、端面を斜めに切断したポリマ導波路では、その端面（切断面）が粗く形成され、光信号の反射時の損失が大きくなるといった別の問題点もある。
【０００８】
そこで、本発明の目的は、上記課題を解決し、光半導体素子の気密封止性が良好な光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】
【０００９】
上記目的を達成するために、請求項１の発明は、透明な電気配線基板の一方の面に光半導体素子を配置し、他方の面に上記光半導体素子と光送受信するためのポリマ導波路を設け、そのポリマ導波路の上記光半導体素子に対向する位置に反射面を形成した光モジュールであって、上記光半導体素子をパッケージ内に収容し、そのパッケージを上記電気配線基板に気密に固定すると共に、上記反射面を上記ポリマ導波路の端面を傾斜させて形成した斜面にメタルメッキを施して形成した光モジュールである。
【００１０】
請求項２の発明は、上記メタルメッキが、上記ポリマ導波路と上記電気配線基板の一部であって少なくとも上記パッケージに対向する部分を覆う請求項１に記載の光モジュールである。
【００１１】
請求項３の発明は、上記気密パッケージは電気配線基板に半田接着されている請求項１または２に記載の光モジュールである。
【００１２】
請求項４の発明は、上記光半導体素子が、上記パッケージの上記電気配線基板に対向する面に設けられ、その面には光半導体素子を外部に電気的接続するためのスルーホールが形成されている請求項１〜３いずれかに記載の光モジュールである。
【００１３】
請求項５の発明は、上記パッケージが、セラミック或いはＳｉで形成されている請求項１〜４いずれかに記載の光モジュールである。
【００１４】
請求項６の発明は、上記パッケージが、無機フィラーを含有する樹脂で形成されている請求項１〜４いずれかに記載の光モジュールである。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、光半導体素子の気密封止性を良くすることで、光半導体素子の信頼性、耐久性が向上するという優れた効果を発揮する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、本発明の好適な一実施形態を添付図面に基づいて詳述する。
【００１７】
図１（ａ），図１（ｂ）は本発明に係る好適な実施の形態の光モジュールを示す図であり、図１（ａ）は上方斜視図、図１（ｂ）は下方斜視図、図２は側面図である。
【００１８】
図１（ａ）に示すように、本実施の形態の光モジュール１０は、透明な電気配線基板１１の一方の面１１ａに光半導体素子を配置し、他方の面１１ｂに光半導体素子と光送受信するためのポリマ導波路１２を設け、そのポリマ導波路１２の光半導体素子に対向する位置に反射面を形成し、光半導体素子をパッケージ１４内に収容し、そのパッケージ１４を電気配線基板１１に気密に固定したものである。
【００１９】
電気配線基板１１は、樹脂を用いて形成された光学的に略透明な基板である。電気配線基板１１の表面１１ａには図示されない金属膜の電気配線パターンが形成されている。電気配線基板１１は、可撓性を有するフレキシブル電気配線基板でもよい。
【００２０】
電気配線基板１１の一方の面１１ａには、パッケージ（気密パッケージ）１４が設けられ、その気密パッケージ１４内には面発光型のレーザダイオード（ＬＤ）或いはフォトダイオード（ＰＤ）などの光半導体素子が配置されている。
【００２１】
光半導体素子（光電子デバイス）は湿気を嫌うため、雰囲気の水分量を４０００ｐｐｍ以下にして光電子デバイスの製品寿命を確保しなくてはならない。そのためにはパッケージ１４に求められる気密性を１０-8（Ｐａ・ｍ3／ｓ）以下にする必要がある。
【００２２】
図１（ｂ）に示すように、電気配線基板１１の他方の面１１ｂには、ポリマ導波路１２が設けられている。ポリマ導波路１２は、その先端が電気配線基板１１を介して光半導体素子の位置になるよう形成されている。ポリマ導波路１２は、樹脂（ポリマ）で形成された光導波路であり、光路となるコア１５と、そのコア１５を覆いコア１５より屈折率の低い樹脂で形成されたクラッドとからなる。ポリマ導波路１２は、樹脂で形成されているので、電気配線基板１１と同じく可撓性を有する。本実施の形態では、１本のコア（光路）１５が形成された１チャネルのポリマ導波路１２を形成したが、チャネル数及び光路のパターンは図示されたものに限定されない。
【００２３】
図２に示すように、ポリマ導波路１２の先端には、ポリマ導波路１２を伝搬した光を光半導体素子に向けて出射する、或いは光半導体素子から出射した光をポリマ導波路１２内に入射させるための反射面１３が形成されている。本実施の形態では、反射面１３は、ポリマ導波路１２の先端がコア１５に対して略４５°の斜面に形成されてなる。
【００２４】
さらに、本実施の形態では、ポリマ導波路１２の反射面１３は、斜面にメタルメッキ１７が施されて形成されている。
【００２５】
また、メタルメッキ１７は、ポリマ導波路１２の先端だけでなく、ポリマ導波路１２と電気配線基板１１の一部であって少なくとも気密パッケージ１４に対向する部分を覆って蒸着されている。例えば、図２では、メタルメッキ１７を形成する範囲Ｌが、気密パッケージ１４の長さＳよりも大きい。
【００２６】
気密パッケージ１４について説明する。
【００２７】
図３、図４に示すように、気密パッケージ１４は、一辺がそれぞれ数ｍｍの略直方体状に形成されたバルクに、電気配線基板１１に臨んで光半導体素子２１を収容する収容穴２２が形成され、その収容穴２２は開口している。光半導体素子２１は、収容穴２２の底面２４に設けられ、その底面２４には、光半導体素子２１に接続される電気配線パターン２７が形成され、さらに、光半導体素子２１を外部に電気的に接続するためのスルーホール２５が形成されている。これにより、光半導体素子２１と外部とで電気信号の送受信を行うことができる。
【００２８】
気密パッケージ１４は、耐湿性のよい材料で形成されるのが好ましい。耐湿性のよい材料としてはセラミック、或いはＳｉ等が挙げられる。気密パッケージ１４をセラミック或いはＳｉで形成することにより、気密パッケージ１４の水分（高湿度）による劣化を防ぐ。
【００２９】
或いは、気密パッケージ１４は、樹脂で形成されてもよい。樹脂は、上記のセラミック、Ｓｉに比べて安価であり、パッケージへの加工が容易である。ただし、樹脂は耐湿性に劣るために、樹脂に無機フィラーを含有させた材料を用いてパッケージを形成することが好ましい。無機フィラーを含有させることで、耐湿性を向上させることができる。
【００３０】
図５、図６に示すように、気密パッケージ１４は、その収容穴２２を電気配線基板１１に向けて電気配線基板１１に固定されることで、収容穴２２と電気配線基板１１の表面１１ａとで、外部から遮断された収容室２３を形成する。これにより、収容穴２２の底面２４は収容室２３の天井２４となり、光半導体素子２１は、気密パッケージ１４内の電気配線基板１１に対向する面（天井２４）に形成されたこととなる。
【００３１】
さらに、気密パッケージ１４は、半田２６を用いて電気配線基板１１に接着されることで、収容室２３の気密性を高くすることができる。
【００３２】
以上において、図６に示すように、光モジュール１０では、ポリマ導波路１２のコア１５を伝搬した光信号が、反射面１３で全反射されて図示の矢印のように光路が変換され、電気配線基板１１を通して光半導体素子２１に入射される。
【００３３】
また逆に、光半導体素子２１からの光信号が、電気配線基板１１を通して反射面１３で全反射されてポリマ導波路１２のコア１５に入射される。
【００３４】
本実施の形態の光モジュール１０は、光半導体素子２１を気密パッケージ１４に収容し、気密パッケージ１４を電気配線基板１１上に固定して収容穴２２の開口を電気配線基板１１で塞ぐことにより、収容室２３の気密性を高く保持することができる。従って、収容室２３は、光モジュール外部から遮断されているので、外部環境に含まれる水分が収容室２３内に浸入して、光半導体素子２１に触れることがない。よって、光モジュール１０は、光半導体素子２１の光学特性の劣化や素子寿命の短縮を防ぐことができる。すなわち、光モジュール１０は、外部環境に対する信頼性を向上させることができる。
【００３５】
また、ポリマ導波路の端面を斜面に切断しただけで形成した反射面では、光信号を全反射させる際の損失が大きくなってしまうが、本光モジュール１０では、斜面に形成されたポリマ導波路１２の先端にメタルメッキ１７を蒸着して反射面１３を形成することで、光信号の全反射時の損失を低減することができる。
【００３６】
さらに、メタルメッキ１７を、ポリマ導波路１２の反射面１３、及び、ポリマ導波路１２と電気配線基板１１の一部であって少なくとも気密パッケージ１４に対向する部分を覆って形成することにより、光モジュール外部の水分が、電気配線基板１１に染み込んで、収容室２３内へ浸入することを防ぐことができる。
【００３７】
したがって、メタルメッキ１７は、ポリマ導波路１２の反射面１３の反射損失（散乱損失）を低減する役割と、電気配線基板１１を浸透して収容室２３内へ浸入する水分に対する防御壁としての役割とを有している。
【００３８】
以上、本発明の実施の形態は、上述した実施の形態に限定されるものではなく、他にも種々のものが想定される。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】本発明に係る好適な実施の形態の光モジュールを示す図であり、（ａ）は上方から見た斜視図、（ｂ）は下方から見た斜視図である。
【図２】図１の光モジュールを示す側面図である。
【図３】気密パッケージを示す斜視図である。
【図４】図３の気密パッケージの部分破断図である。
【図５】図１の光モジュールの要部拡大側面図である。
【図６】図１の光モジュールの要部拡大断面図である
【符号の説明】
【００４０】
１０  光モジュール
１１  電気配線基板
１２  ポリマ導波路
１３  反射面
１４  気密パッケージ
１５  コア
１７  メタルメッキ
２１  光半導体素子
２３  収容室
【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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