(57)【要約】【課題】光導波路と光素子を同一基板に実装できる光素子の基板埋め込み構造を有する光モジュールを提供する。【解決手段】基板１０に、垂直方向に光信号を送信或いは受信する光素子１２を実装し、その基板１０上に、上記光素子１２を埋め込むようにクラッド層２５を形成し、そのクラッド層２５上にコア２６を形成すると共に、上記光素子１２に位置したコア２６に、光素子１２からの光信号をコア２６に或いはコア２６からの光信号を光素子１２に伝搬する反射面２８を形成したものである。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板に、垂直方向に光信号を送信或いは受信する光素子を実装し、その基板上に、上記光素子を埋め込むようにクラッド層を形成し、そのクラッド層上にコアを形成すると共に、上記光素子に位置したコアに、光素子からの光信号をコアに或いはコアからの光信号を光素子に伝搬する反射面を形成したことを特徴とする光素子の基板埋め込み構造を有する光モジュール。
【請求項２】
上記クラッド層内に、垂直方向に光信号を送信する光素子とその光信号を受信する光素子が埋め込まれ、その両光素子に位置したコアに反射面が形成される請求項１記載の光素子の基板埋め込み構造を有する光モジュール。
【請求項３】
上記クラッド層内に、垂直方向に光信号を送信する光素子とその光信号を受信する光素子が複数組埋め込まれ、上記クラッド層上にコアとクラッドが多層に形成され、その各層のコアに対応する光素子に位置して反射面が形成される請求項１記載の光素子の基板埋め込み構造を有する光モジュール。
【請求項４】
上記基板に埋め込み用溝が形成され、その埋め込み用溝に光素子が実装されると共に、その埋め込み用溝にクラッド材が充填される請求項１〜３のいずれかに記載の光素子の基板埋め込み構造を有する光モジュール。
【請求項５】
上記埋め込み用溝内にプリズムが設けられ、そのプリズムの反射面に位置してコアが形成される請求項４記載の光素子の基板埋め込み構造を有する光モジュール。
【請求項６】
上記基板の裏面に、光素子を駆動する電気部品が実装され、その基板にスルーホールが形成され上記光素子と電気部品とがスルーホールを介して電気的に接続される請求項１〜５のいずれかに記載の光素子の基板埋め込み構造を有する光モジュール。
【請求項７】
上記コア上にクラッド層を介して上部基板が設けられ、その上部基板に電気部品が実装される請求項１〜６のいずれかに記載の光素子の基板埋め込み構造を有する光モジュール。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、基板に光素子を埋め込むと共にその光素子を光導波路と結合させるための光素子の基板埋め込み構造を有する光モジュールに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
高度光通信システムの実現に当たっては、小型・大容量化が求められてきており、このためには、多数の光素子や光導波路などを一つの基板に集積することが不可欠である。
【０００３】
従来、光素子と光導波路とは、それぞれ個別に形成され、これらを個々に結合しているが、アライメントの調整など繁雑な作業を伴う問題がある。
【０００４】
近年において、面発光レーザ（ＶＣＳＥＬ）が開発され、ＶＣＳＥＬを用いて基板に光導波路を実装することが試みられている。
【０００５】
すなわちＶＣＳＥＬは、基板面に対して垂直にレーザー光を出射することができるため、これとＰＤ、光導波路などを組み合わせて集積することが検討されている（特許文献１，２）。
【０００６】
【特許文献１】特開２０００−２３５１２７号公報
【特許文献２】特開２００５−９１４６０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、ＶＣＳＥＬなどの光素子を基板に実装した後に光素子上に光導波路を形成する際には、光素子を実装したことで基板の平坦性がなくなり、導波路の形成が困難となる。
【０００８】
そこで、本発明の目的は、上記課題を解決し、光導波路と光素子を同一基板に実装できる光素子の基板埋め込み構造を有する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、基板に、垂直方向に光信号を送信或いは受信する光素子を実装し、その基板上に、上記光素子を埋め込むようにクラッド層を形成し、そのクラッド層上にコアを形成すると共に、上記光素子に位置したコアに、光素子からの光信号をコアに或いはコアからの光信号を光素子に伝搬する反射面を形成したことを特徴とする光素子の基板埋め込み構造を有する光モジュールである。
【００１０】
請求項２の発明は、上記クラッド層内に、垂直方向に光信号を送信する光素子とその光信号を受信する光素子が埋め込まれ、その両光素子に位置したコアに反射面が形成される請求項１記載の光素子の基板埋め込み構造を有する光モジュールである。
【００１１】
請求項３の発明は、上記クラッド層内に、垂直方向に光信号を送信する光素子とその光信号を受信する光素子が複数組埋め込まれ、上記クラッド層上にコアとクラッドが多層に形成され、その各層のコアに対応する光素子に位置して反射面が形成される請求項１記載の光素子の基板埋め込み構造を有する光モジュールである。
【００１２】
請求項４の発明は、上記基板に埋め込み用溝が形成され、その埋め込み用溝に光素子が実装されると共に、その埋め込み用溝にクラッド材が充填される請求項１〜３のいずれかに記載の光素子の基板埋め込み構造を有する光モジュールである。
【００１３】
請求項５の発明は、上記埋め込み用溝内にプリズムが設けられ、そのプリズムの反射面に位置してコアが形成される請求項４記載の光素子の基板埋め込み構造を有する光モジュールである。
【００１４】
請求項６の発明は、上記基板の裏面に、光素子を駆動する電気部品が実装され、その基板にスルーホールが形成され上記光素子と電気部品とがスルーホールを介して電気的に接続される請求項１〜５のいずれかに記載の光素子の基板埋め込み構造を有する光モジュールである。
【００１５】
請求項７の発明は、上記コア上にクラッド層を介して上部基板が設けられ、その上部基板に電気部品が実装される請求項１〜６のいずれかに記載の光素子の基板埋め込み構造を有する光モジュールである。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、光導波路と光素子を同一基板に実装できる高精度で高密度に集積化できるという優れた効果を発揮するものである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下、本発明の好適な一実施の形態を添付図面に基づいて詳述する。
【００１８】
図１において、１０はガラス繊維にエポキシ樹脂を含浸させ圧延して形成されたガラエポ基板やシリコン基板、ガラス基板等の基板で、その基板１０上に光素子１２をハンダ１３付けで搭載したのち、その光素子１２を埋め込むようにクラッド層２５を形成し、そのクラッド層２５上にコア２６を形成すると共にそのコア２６を覆うように上部クラッド層２７を形成し、さらに光素子１２に位置したコア２６に、光素子１２からの光信号をコア２６に或いはコア２６からの光信号を光素子１２に伝搬する反射面２８を形成したものである。反射面２８の形成は、コア２６をダイシングなどによりコア２６に対して４５度の傾斜面を形成し、そこにコア２６より屈折率の低い樹脂を充填したり、或いは金やアルミニウムを蒸着して形成する。なおコア２６の高さは４０〜１００μｍ程度である。
【００１９】
この形態においては、基板１０上に光素子１２を駆動する電気配線（図示せず）をパターニングして形成できる。
【００２０】
図２は、図１の形態を変形したものであり、基板１０上に光素子１２を搭載する際に、ハンダ付けでなくワイヤボンディング２９にて、光素子１２を基板１０上の電気配線パターン（図示せず）に電気的に接続するようにしたものである。
【００２１】
図１，図２においては、基板１０上に送信或いは受信用の光素子１２を搭載して、これをクラッド層２５で埋め込む例で説明したが、基板１０に送信用と受信用の光素子１２を搭載して、これら送信用と受信用の光素子１２を結ぶようにコア２６を形成し、それらコア２６に反射面２８を形成するようにしてもよい。
【００２２】
図３は、本発明のさらに他の実施の形態を示したものである。
【００２３】
この実施の形態においては、基板１０上に、複数組の送受信用の光素子１２ｔ、１２ｒが各配線パターン３２にハンダ１３付けにて搭載されると共に、これら光素子１２ｔ、１２ｒを埋め込むようにクラッド層２５が形成され、そのクラッド層２５上にコア２６が形成され、さらにコア２６を包囲するように中間クラッド層３７を形成し、その中間クラッド層３７上にコア３６を形成し、さらにそのコア３６を包囲するように上部クラッド層３９を形成して、コア２６，３６を多層に形成したものである。
【００２４】
またコア２６，３６には、対応する光素子１２ｔ、１２ｒに位置して反射面２８，３８が形成される。
【００２５】
この実施の形態においては、下層のコア２６は、図１、図２の形態と同じであるが、上層のコア３６には、送信用の光素子１２ｔからの光信号が、クラッド層２５，下層のコア２６、中間層３７を介し、さらに反射面３８を介して入射され、また受信側の光素子１２ｒへは、上述と逆の経路を通って受信されることとなる。この場合、中間クラッド層３７の厚さを制御することで、光素子１２ｔ、１２ｒと上層のコア３６との光の結合効率を調整でき、また、下層のコア２６が送受信に寄与していない箇所であれば、そのコア２６の部分を除去するようにしてもよいし、また上下のコア２６，３６が重ならないように形成するようにしてもよい。形成するコア２６，３６、クラッド層３７，３９数は、２層に限らず、光信号の伝搬に大きな影響を与えない限り層数を増やすことができる。
【００２６】
図４は、送信用及び受信用光素子１２ｔ、１２ｒを駆動する電気部品２０をスルーホール２２を介して電気的に接続した構造であり、スルーホール２２を設けた基板１０を用いて形成することができる。さらに図４は、２枚の基板１０，２４で光導波路のコア２６、３６、クラッド２５、３７、３９を挟んだ構造であり、光導波路のクラッド材料や接着剤などで上部の基板２４を貼り付けて形成することができる。上部の基板２４には電気配線とともに（図示せず）、電気部品２０を実装することができる。
【００２７】
以上のように、基板１０に光素子１２ｔ、ｌ２ｒを搭載するにおいてクラッド層２５で埋め込むことで、光素子１２ｔ、１２ｒの気密性を上げることができると共に、高精度で高密度の集積化ができる。
【００２８】
図５は、本発明のさらに他の実施の形態を示したものである。
【００２９】
図５において、基板１０に、ダイシングなどにより埋め込み用溝１１が形成され、その埋め込み用溝１１内に、ＶＣＳＥＬやＰＤなど垂直方向に光信号を送信或いは受信する光素子１２がハンダ１３付けなどにより搭載される。光素子はハンダ付けやワイヤボンディング等で電気配線（図示せず）と接続される。
【００３０】
この埋め込み用溝１１にポリマからなるクラッド材１４が充填され、さらに基板１０上にクラッド層１５がポリマの塗布・露光や貼り付けにより形成され、そのクラッド層１５上にコア１６が形成され、さらにそのコア１６を覆うようにクラッド層１７が形成される。
【００３１】
光素子１２上に位置したコア１６に、光素子１２からの光信号をコア１６に或いはコア１６からの光信号を光素子１２に伝搬する斜め４５度に切り欠いた反射面１８が形成される。この反射面ｌ８は、コア１６の屈折率にもよるが、反射を確実にするために金やアルミニウムなどを蒸着して形成するようにしてもよい。
【００３２】
光素子１２の配線は、例えば、図６に示すように、基板１０の裏面に、光素子１２を駆動する電気部品２０をハンダ２１付けで実装し、埋め込み溝１１にスルーホール２２を形成し、光素子１２と電気部品２０とをスルーホール２２を介して電気的に接続して行うようにしてもよい。
【００３３】
以上において、光素子１２にＶＣＳＥＬを用いた場合、光素子１２からの光信号は、垂直に発信され、その信号が反射面ｌ８で反射されてコア１６内を伝搬することとなる。
【００３４】
また逆に光素子１２にＰＤを用いた場合、コア１６を伝搬した光信号が、反射面１８で反射して光素子１２で受信される。
【００３５】
この基板１０の埋め込み用溝１１には、光素子１２が多数紙面方向に整列されて設けられ、またその各光素子１２に対応してコア１６が整列して設けられてもよく、これら光素子１２とコア１６とは、製作時にアライメントされて形成されるため高精度で集積化することができる。
【００３６】
図７は、本発明の他の実施の形態を示したもので、埋め込み用溝１１内にプリズム２３を設け、そのプリズム２３の反射面１８に位置してコア１６を形成したものである。光素子埋め込み用溝を用いることで、プリズム１８と光素子１２のアライメントを容易に行うことができる。
【００３７】
図８は、２枚の基板１０、２４で光導波路のコア１６、クラッド１７を挟んだ構造であり、光導波路のクラッド材料や接着剤などで上部の基板２４を貼り付けて形成することができる。上部の基板２４には電気配線とともに（図示せず）、電気部品２０を実装することができる。光素子１２や光導波路は基板１０、２４に挟まれて内部に隠れた構造となっており、光素子１２や光導波路の気密性を上げるとともに、２枚の基板１０、２４の外側両面に電気部品２０を実装することができるため、高密度で実装することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】本発明の一実施の形態を示す図である。
【図２】図１の変形例を示す図である。
【図３】本発明の他の実施の形態を示す図である。
【図４】図３の変形例を示す図である。
【図５】本発明のさらに他の実施の形態を示す図である。
【図６】図５の変形例を示す図である。
【図７】本発明のさらに他の実施の形態を示す図である。
【図８】本発明のさらに他の実施の形態を示す図である。
【符号の説明】
【００３９】
１０  基板
１１  埋め込み用溝
１２  光素子
１４  クラッド材
１５、２５  クラッド層
１６、２６  コア
１８  反射面
【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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