(57)【要約】【課題】光モジュール等の光学装置に、調心を行うことなく位置決めされて実装することができ、また、高精度の加工や嵌合を必要としない光素子アレイ部品とその製造方法、並びに光モジュールの製造方法を提供する。【解決手段】発光素子または受光素子からなる光素子アレイを備え、他の光学部品とガイドピンを用いて光学的に位置決めして実装する光素子アレイ部品であって、アレイ基板１１の両側部分に、ガイドピンの軸方向と直交する方向からガイドピン１６に係合させて位置決めする位置決め溝が形成されていることを特徴とする。前記の位置決め溝は、ガイドピンの外径に整合する幅のキー溝１３〜１５で形成され、キー溝の端部は、例えば、ガイドピンに複数個所で接触する接触面を有する多角形状（１５ａ）で形成され、Ｖ字形状（１３ａ）に形成されていることが好ましい。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
発光素子または受光素子からなる光素子アレイを備え、他の光学部品と円柱状のガイドピンを用いて光学的に位置決めして実装する光素子アレイ部品であって、
アレイ基板の両側部分に、前記ガイドピンの軸方向と直交する方向から前記ガイドピンに係合させて位置決めする位置決め溝が形成されていることを特徴とする光素子アレイ部品。
【請求項２】
前記位置決め溝は、前記ガイドピンの外径に整合する幅のキー溝で形成されていることを特徴とする請求項１に記載の光素子アレイ部品。
【請求項３】
前記キー溝の端部は、前記ガイドピンに複数個所で接触する接触面を有する多角形状で形成されていることを特徴とする請求項２に記載の光素子アレイ部品。
【請求項４】
前記キー溝の端部は、Ｖ字形状に形成されていることを特徴とする請求項３に記載の光素子アレイ部品。
【請求項５】
前記キー溝は、前記発光素子または受光素子の光素子の製造工程中で形成されたものであることを特徴とする請求項２〜４のいずれか１項に記載の光素子アレイ部品。
【請求項６】
請求項１に記載の光学素子アレイ部品の製造において、前記位置決め溝は、前記発光素子または受光素子の製造工程中で同時に形成することを特徴とする光素子アレイ部品の製造方法。
【請求項７】
請求項１〜５のいずれか１項に記載の光素子アレイ部品と、複数の光ファイバ挿通孔を有しその配列方向の両側にガイドピンを備える光コネクタと、前記光コネクタを実装する実装基板と、を用意する工程と、
前記光素子アレイ部品を、前記ガイドピンの側面方向から近接させ前記光素子アレイ部品の前記位置決め溝と前記ガイドピンとを係合して、前記光コネクタに固着する工程と、
前記光コネクタを前記実装基板に実装する工程と、を含むことを特徴とする光モジュールの製造方法。
【請求項８】
請求項１〜５のいずれか１項に記載の光素子アレイ部品と、複数の光ファイバ挿通孔を有しその配列方向の両側に第１のガイドピン挿入孔とを備える光コネクタと、複数の光ファイバ挿通孔と対向する位置に複数のレンズが形成され、その両側に前記第１のガイドピン挿入孔と係合する一対の第１のガイドピンを備え、前記第１のガイドピン挿通孔が形成された面と異なる面に一対の第２のガイドピン挿通孔を備えるレンズアレイ部品と、前記第２のガイドピン挿通孔と係合する第２のガイドピンを備え、前記光素子アレイ部品と前記光コネクタを実装する実装基板と、を用意する工程と、
前記光素子アレイ部品を、前記第２のガイドピンの側面方向から近接させ前記光素子アレイ部品の前記位置決め溝と前記ガイドピンとを係合して固着し、前記実装基板に実装する工程と、
前記光コネクタの前記第１のガイドピン挿入孔に、前記レンズアレイ部品の前記第１のガイドピンを係合する工程と
前記基板の前記第２のガイドピンに前記レンズアレイ部品の前記第２のガイドピン挿通孔を係合する工程と、を含むことを特徴とする光モジュールの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、発光素子または受光素子を備えた光素子アレイ部品及びその製造方法、並びに前記光素子アレイ部品を用いた光モジュールの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
光通信用の光モジュール等において、多数の発光素子または受光素子を備えた光素子アレイ部品を光コネクタと光結合させる形態のものがある（例えば、特許文献１参照）。図４（Ａ）は、前記特許文献１に開示の光素子アレイ部品１を、光コネクタフェルール２に光結合させて実装する一例である。光素子アレイ部品１は、半導体基板３に多数の面発光型レーザダイオード等の発光素子または面受光型フォトダイオード等の受光素子が、アレイ状に一体に作り込まれ、樹脂基板４に実装されている。
【０００３】
光コネクタフェルール２には多数の光ファイバ５が挿着され、その両側にガイドピン６が挿着されている。光素子アレイ部品１の樹脂基板４にはガイド孔７が設けられ、光コネクタ側のガイドピン６に嵌合させることにより、位置決めされて結合される。光素子アレイ部品１の半導体基板３に形成された多数の光素子は、透明コンタクト樹脂により保護されていて、各光ファイバ５に接触するように組み付けられ、光結合される。
【０００４】
また、マイクロレンズアレイ等の光学部品を実装するのに、ガイドピンとガイド孔を用いて位置決めすることが知られている（例えば、特許文献２参照）。図４（Ｂ）は、前記特許文献２に開示のマイクロレンズアレイで、石英等の透光基板８の一面側に複数のレンズ８ａがドライエッチング処理等により形成され、透光基板８の両側にガイド孔９が高精度で形成されている。ガイド孔９にはガイドピンが挿入されて位置決めされるが、ガイド孔９の欠けを防止するために孔の周囲を金属層で保護している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００５−４９３８９号公報
【特許文献２】特開２００４−３３３６９２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上記の特許文献１または２に開示のように、光素子アレイ部品と光コネクタとをガイドピンとガイド孔を用いて光結合することにより、位置合わせが機械的に行われ、調心に要するコストを低減することができる。しかしながら、光ファイバ等を用いる光モジュールにおける光結合は、ミクロンオーダの高精度での組立てが要求される。このため、ガイドピンとガイド孔は高精度に加工されていることが必要とされ、また、ガイドピンとガイド孔の嵌合作業にも時間を要している。
【０００７】
本発明は、上述した実状に鑑みてなされたもので、光モジュール等の光学装置に、調心を行うことなく位置決めされて実装することができ、また、高精度の加工や嵌合を必要としない光素子アレイ部品とその製造方法並びに光モジュールの製造方法を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明による光素子アレイ部品は、発光素子または受光素子からなる光素子アレイを備え、他の光学部品と円柱状のガイドピンを用いて光学的に位置決めして実装する光素子アレイ部品であって、アレイ基板の両側部分に、ガイドピンの軸方向と直交する方向からガイドピンに係合させて位置決めする位置決め溝が形成されていることを特徴とする。前記の位置決め溝は、ガイドピンの外径に整合する幅のキー溝で形成され、例えば、キー溝の端部は、ガイドピンに複数個所で接触する接触面を有する多角形状で形成され、Ｖ字形状に形成されていることが好ましい。また、キー溝は、光素子または受光素子の光素子の製造工程中で形成することができる。
【０００９】
また、本発明による光モジュールの製造方法は、上記の光素子アレイ部品を用い、該光素子アレイ部品を、位置決め用のガイドピンの側面方向から近接させ、前記光素子アレイ部品の前記位置決め溝と前記ガイドピンとを係合位置決めして固着し、実装基板上に実装する。
【発明の効果】
【００１０】
本発明の光素子アレイ部品によれば、ガイドピンとの結合にキー溝を用いることにより、高精度の加工や位置合わせを行う必要がなくなり、製造コストおよび組立ての作業コストを低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明による光素子アレイ部品の概略を説明する図である。
【図２】本発明による光素子アレイ部品と光コネクタとを組み付け、実装基板上に実装する例を説明する図である。
【図３】本発明による光素子アレイ部品と光コネクタとを組み付け、実装基板上に実装する他の例を説明する図である。
【図４】従来技術を説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
図１により本発明の実施の形態を説明する。図において、１０は光素子アレイ部品、１１はアレイ基板、１２は光素子、１３〜１５はキー溝、１３ａ〜１５ａは端部、１６はガイドピンを示す。
光素子アレイ部品１０は、例えば、半導体ウエハに多数の面発光型レーザダイオード等の発光素子、または、面受光型フォトダイオード等の受光素子が、成膜、リソグラフィ、不純物拡散等の工程等を経て作り込んだ後、所定のチップ単位でダイシング加工されて形成される。
【００１３】
図１（Ａ）に示す光素子アレイ部品１０は、多数の発光素子または受光素子等の光素子１２（例えば、１２個）を、所定の間隔で細長のアレイ基板１１に一体に形成してなり、光通信機器を構成する光モジュール等に実装される。光モジュールは、後述する光コネクタ等を用いて光ファイバと光素子アレイ部品１０とが光結合されて実装基板上に実装されるように構成されている。
【００１４】
通常、光素子アレイ部品１０と光ファイバとの結合は、光結合が最大になるように調心が行われるが、ガイドピンとガイド孔等を用いることにより機械的に位置決めして光結合することもできる。ただ、ガイドピンとガイド孔を用いた組み付けは、位置決め機構の高精度な加工と組み付け作業が必要とされる。
【００１５】
本発明においては、図１（Ａ）に示すように、ガイドピン１６に対してキー溝１３を用いて位置決めすることにより、高精度な位置決めが容易に行えるようにすることを特徴とする。具体的には、一対の円柱状のガイドピン１６を、光コネクタや実装基板側に装着し、光素子アレイ部品１０に一対のキー溝１３を設けている。キー溝１３は、光素子アレイ部品１０の細長のアレイ基板１１の両端部に設けられ、キー溝１３の端部１３ａは、例えば、Ｖ字形状に形成される。
【００１６】
図１（Ｂ）に示す光素子アレイ部品１０も、キー溝１４の形状が異なるだけで、その他の構成は図１（Ａ）の例と同じである。キー溝１４は、端部１４ａが円柱状のガイドピン１６の外径と一致する円弧で形成される。
【００１７】
また、図１（Ｃ）は、キー溝１５の端部１５ａを、円柱状のガイドピン１６の外周に複数個所Ｓで接する複数の接触面を有する多角形状で形成する例である。
キー溝の端部１５ａを、円柱状のガイドピン１６に複数個所Ｓで接触する複数の接触面を有する形状で閉口するように形成すれば、例えば、キー溝１５に寸法誤差が生じた場合にもガイドピン１６の周方向における複数個所Ｓでガイドピンを支持することができ、固定精度が向上する。また、ガイドピン１６とキー溝１５の接触箇所Ｓを、所定の箇所に限定しておくことでガイドピン１６の姿勢が規定された状態で固定することが可能になり、その結果、温度変動等が生じてもガイドピン１６の位置ズレを防ぐことができる。さらに、キー溝の端部を図１（Ａ）に示したようにＶ字形状とすれば、この効果が得られるほか、簡単な構造であることから製造が容易となる。
【００１８】
図１に示す各種形態のキー溝１３〜１５は、光素子アレイ部品１０の細長のアレイ基板１１の両端部分に設けられ、ガイドピン１６の外径に整合する幅で形成され、キー溝の開口はアレイ基板１１の同じ辺になるように形成される。したがって、一対の円柱状のガイドピン１６に対して、ガイドピンの軸方向と直交する方向からキー溝１３〜１５の開口をピン側面にほぼ一致するようにして、アレイ基板１１をピン側面方向に向けて接近させて係合させることより容易に組み付けられる。ガイドピン１６が、キー溝の端部１３ａ〜１５ａに当接することで、アレイ基板１１の面方向の位置決めがされ、接着材等により接着固定される。
【００１９】
上記構成の光素子アレイ部品によれば、ガイドピン１６の側面は、通常、円弧面であるので、アレイ基板１１のガイド溝１３〜１５の開口に入り込み易く、続いて、キー溝に沿ってガイドピン１６が案内されて端部１３ａ〜１５ａに当接することで組み付けることできる。これは、図４のガイドピンとガイド孔の中心軸を一致させて嵌合させる形態と較べて、極めて容易に行うことができ、軸方向からの結合も可能で作業性の自由度もある。また、キー溝の端部１３ａ〜１５ａにガイドピン１６の側面が当接することで、位置決めが自動的になされ、ガイドピンとガイド孔とのクリアランスのある状態の嵌合による位置決めと較べて、精度の高い位置決めを行うことができる。
【００２０】
また、アレイ基板１１が光素子１２を一体に作り込まれる半導体基板からなる場合は、光素子の形成と同時にキー溝も形成することができ、精度の高いキー溝を得ることができる。このため、本発明による光素子アレイ部品１０を用いることにより、光コネクタ等の光学部品との光結合が、調心を行うことなく実現することができ作業性も向上させることができる。
【００２１】
図２、３は、本発明による光素子アレイ部品１０を、光コネクタを用いた光モジュールに実装する例を示す図である。図中、１７〜１９はガイドピン、２０は光コネクタ、２０ａはコネクタ背面、２１は光ファイバ、２２は導体、２３は実装基板、２４は配線導体、２５は配線ワイヤ、２６はガイド孔、２７はレンズアレイ部品を示す。その他の符号は、図１で用いたのと同じ符号を用いることにより説明を省略する。
【００２２】
図２は、多数の光ファイバが挿着された光コネクタ２０に、上述した光素子アレイ部品１０を直接に組み付けて光結合させ、実装基板２３上に実装させる例である。図２（Ａ）に示すように、光コネクタ２０には、多数の光ファイバ挿通孔２１が貫通形成されており、その背面２０ａには、挿通された多数の光ファイバの端面が露出する形態で一列に配列されている。そして、その両側に一対のガイドピン１７が取り付けられている。また、光ファイバのそれぞれに対応するようにリード導体２２が形成されている。
【００２３】
光ファイバの配列は、光素子アレイ部品１０の光素子１２と一致するように形成され、ガイドピン１７は、光素子アレイ部品１０のキー溝１３と一致する位置に装着されている。光素子アレイ部品１０は、光コネクタの背面２０ａに設けたガイドピン１７に、その側面方向（ガイドピンの軸方向と直交する方向）からガイドピンにキー溝１３を一致させて移動係合させ、キー溝の端部１３ａを当接させる。この状態で、接着材等により、光素子アレイ部品１０は光コネクタ２０に接着固定される。そして、光素子アレイ部品１０の光素子１２の光学面は、光ファイバの露出する面とが対向して接し、所定の光結合が得られる。また、光素子アレイ部品１０の各光素子１２の配線用の導電バンプが、コネクタ背面に形成したリード導体２２に電気的に接続される。
【００２４】
次いで、図２（Ｂ）に示すように、光コネクタ２０と光素子アレイ部品１０は、実装基板２３上に取り付けられる。そして、実装基板２３に設けられている配線導体２４と光コネクタ背面のリード導体２２とを、配線ワイヤ２５により電気的に接続し、光素子の配線を行う。なお、図では、光コネクタ２０に光素子アレイ部品１０を組み付けた後に、実装基板２３に取り付けているが、光コネクタ２０を、実装基板２３に取り付けた後に、光素子アレイ部品１０を組み付けるようにしてもよい。
【００２５】
図３は、多数の光ファイバ２１が配された光コネクタ２０に、上述した光素子アレイ部品１０をレンズアレイ部品２７を用いて光軸が直交するように組み付けて光結合させ、実装基板２３上に実装させる例である。図３（Ａ）に示すように、実装基板２３上に一対のガイドピン１８（第２のガイドピン）が装着され、位置決めの基準ピンとされる。このガイドピン１８に対して、上述した光素子アレイ部品１０は、その側面方向（ガイドピンの軸方向と直交する方向）からガイドピンにキー溝１３を一致させて移動係合させ、キー溝の端部を当接させる。この状態で、接着材等により、光素子アレイ部品１０は実装基板１０上に位置決めされて接着固定される。
【００２６】
光コネクタ２０は、コネクタ背面２０ａに図２で説明したのと同様に、多数の光ファイバ挿通孔２１が貫通形成されており、そのコネクタ背面２０ａには、挿通された多数の光ファイバの端面が露出する形態で一列に配列されている。そして、その両側に一対のガイド孔２６（第１のガイドピン挿通孔）が形成されている。レンズアレイ部品２７は、光素子アレイ部品１０の光素子１２と光コネクタ２０内の光ファイバを、光軸を変換して光結合する部品で、複数の光ファイバ挿通孔２１と対向する位置に複数のレンズが形成されている。そして、例えば、前述したガイドピン１８が嵌合するガイド孔（第２のガイドピン挿通孔、図示されず）と、コネクタ背面２０ａに設けたガイド孔２６により結合されるガイドピン１９（第１のガイドピン）が取り付けられている。
【００２７】
光コネクタ２０とレンズアレイ部品２７とは、例えば、第１のガイドピン１９とガイド孔２６により予め光学的に光結合されて一体化され、次いで、実装基板２３上に予め装着された第２のガイドピン１８により位置決めされて取り付けられる。第２のガイドピン１８には、予め光素子アレイ部品１０が位置決めされていて、レンズアレイ部品２７とは自動的に位置決めされ、光コネクタ２０と光素子アレイ部品１０との組み付け状態は、図３（Ｂ）のようになる。
【００２８】
本例は、第２のガイドピン１８が位置決めの基準ピンとなって、レンズアレイ部品２７を介して光コネクタ２０が位置決めされて取り付けられが、光素子アレイ部品１０は、図２の例と同様にガイドピン１８に対して、キー溝により位置決め固定される。この結果、光コネクタ２０と光素子アレイ部品１０とは、精度よく光結合される。
なお、実装基板２３上の配線導体２４には、光素子アレイ部品１０が実装基板に接着固定された段階で、配線ワイヤ２５により光素子アレイ部品１０の導電バンプと電気接続される。
【符号の説明】
【００２９】
１０…光素子アレイ部品、１１…アレイ基板、１２…光素子、１３〜１５…キー溝、１３ａ〜１５ａ…端部、１６〜１９…ガイドピン、２０…光コネクタ、２０ａ…コネクタ背面、２１…光ファイバ、２２…リード導体、２３…実装基板、２４…配線導体、２５…配線ワイヤ、２６…ガイド孔、２７…レンズアレイ部品。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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