(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
支持基板と、前記支持基板の主面に固定され端面から光を出射する発光部品と、前記支持基板の主面に固定され前記発光部品から出射する光を受光する受光部品と、前記支持基板の主面に設けられ前記発光部品と前記受光部品との間の光路を含み前記発光部品及び前記受光部品を被う透明な樹脂からなる保護層を有する光電子装置であって、前記発光部品と前記受光部品との間の前記支持基板主面には窪みがあり、前記窪みの発光部品寄りの縁が前記発光部品の端面よりも発光部品側にあることを特徴とする光電子装置。
【請求項２】
前記支持基板に前記発光部品及び前記受光部品を固定する接着層の端は、前記発光部品の光を出射する出射面及び前記受光部品の光を受ける受光面よりも内側に引っ込んでいることを特徴とする請求項１に記載の光電子装置。
【請求項３】
前記光路に直交する方向に延在する窪みの縁の長さは、これと対向する前記発光部品の幅よりも小さいことを特徴とする請求項１に記載の光電子装置。
【請求項４】
前記支持基板は光ファイバをガイドするガイド付きのプラスチック製のケース内に固定され、前記ケース内には前記支持基板，前記発光部品，前記受光部品及び前記光ファイバの先端側を被うように保護層が設けられ、前記ケースは前記ケースに固定されるプラスチック製のキャップで塞がれていることを特徴とする請求項１に記載の光電子装置。
【請求項５】
前記保護層は、シリコーンゲル，シリコーンゴム，低応力エポキシ樹脂，アクリル樹脂，ウレタン樹脂のいずれか一つによって形成されていることを特徴とする請求項１に記載の光電子装置。
【請求項６】
支持基板と、前記支持基板の主面に固定され端面から光を出射する発光部品と、前記支持基板の主面に固定され前記発光部品から出射する光を受光する受光部品と、前記支持基板の主面に設けられ前記発光部品と前記受光部品との間の光路を含み前記発光部品及び前記受光部品を被う透明な樹脂からなる保護層を有する光電子装置であって、前記発光部品と前記受光部品との間の前記支持基板主面には窪みがあり、前記発光部品の端面は前記窪みの縁を越えて窪み内に突出していることを特徴とする光電子装置。
【請求項７】
前記支持基板に前記発光部品及び前記受光部品を固定する接着層の端は、前記発光部品の光を出射する出射面及び前記受光部品の光を受ける受光面よりも内側に引っ込んでいることを特徴とする請求項６に記載の光電子装置。
【請求項８】
前記光路に直交する方向に延在する窪みの縁の長さは、これと対向する前記発光部品の幅よりも小さいことを特徴とする請求項６に記載の光電子装置。
【請求項９】
前記支持基板は光ファイバをガイドするガイド付きのプラスチック製のケース内に固定され、前記ケース内には前記支持基板，前記発光部品，前記受光部品及び前記光ファイバの先端側を被うように保護層が設けられ、前記ケースは前記ケースに固定されるプラスチック製のキャップで塞がれていることを特徴とする請求項６に記載の光電子装置。
【請求項１０】
前記保護層は、シリコーンゲル，シリコーンゴム，低応力エポキシ樹脂，アクリル樹脂，ウレタン樹脂のいずれか一つによって形成されていることを特徴とする請求項６に記載の光電子装置。
【請求項１１】
支持基板と、前記支持基板の主面に固定され両端面からそれぞれ光を出射する発光部品と、前記支持基板の主面に固定され前記発光部品から出射する光を先端面で受光する光ファイバと、前記支持基板の主面に固定され前記発光部品から出射する光を受光する受光素子と、前記支持基板の主面に設けられ前記発光部品と前記光ファイバ及び前記発光部品と前記受光素子との間の光路を含み前記発光部品及び前記光ファイバ並びに前記受光素子を被う透明な樹脂からなる保護層を有する光電子装置であって、前記発光部品と前記光ファイバ及び前記発光部品と前記受光素子との間の前記支持基板主面にはそれぞれ窪みがあり、前記発光部品と前記光ファイバとの間の前記窪みの発光部品寄りの縁が前記発光部品の端面よりも発光部品側にあり、前記発光部品と前記受光素子との間の窪みの発光部品寄りの縁が前記発光部品の端面よりも発光部品側にあることを特徴とする光電子装置。
【請求項１２】
前記支持基板に前記発光部品及び前記受光部品を固定する接着層の端は、前記発光部品の光を出射する出射面及び前記受光部品の光を受ける受光面よりも内側に引っ込んでいることを特徴とする請求項１１に記載の光電子装置。
【請求項１３】
前記発光部品と前記受光素子との間の窪みにおいて、前記光路に直交する方向に延在する窪みの縁の長さは、これと対向する前記発光部品の幅よりも小さいことを特徴とする請求項１１に記載の光電子装置。
【請求項１４】
前記支持基板は前記光ファイバをガイドするガイド付きのプラスチック製のケース内に固定され、前記ケース内には前記支持基板，前記発光部品，前記受光部品及び前記光ファイバの先端側を被うように保護層が設けられ、前記ケースは前記ケースに固定されるプラスチック製のキャップで塞がれていることを特徴とする請求項１１に記載の光電子装置。
【請求項１５】
前記保護層は、シリコーンゲル，シリコーンゴム，低応力エポキシ樹脂，アクリル樹脂，ウレタン樹脂のいずれか一つによって形成されていることを特徴とする請求項１１に記載の光電子装置。
【請求項１６】
支持基板と、前記支持基板の主面に固定され両端面からそれぞれ光を出射する発光部品と、前記支持基板の主面に固定され前記発光部品から出射する光を先端面で受光する光ファイバと、前記支持基板の主面に固定され前記発光部品から出射する光を受光する受光素子と、前記支持基板の主面に設けられ前記発光部品と前記光ファイバ及び前記発光部品と前記受光素子との間の光路を含み前記発光部品及び前記光ファイバ並びに前記受光素子を被う透明な樹脂からなる保護層を有する光電子装置であって、前記発光部品と前記光ファイバ及び前記発光部品と前記受光素子との間の前記支持基板主面にはそれぞれ窪みがあり、前記発光部品の端面は前記発光部品と前記光ファイバとの間の前記窪みの縁を越えて窪み内に突出し、前記発光部品の端面は前記発光部品と前記受光素子との間の前記窪みの縁を越えて窪み内に突出していることを特徴とする光電子装置。
【請求項１７】
前記支持基板に前記発光部品を固定する接着層の端は、前記発光部品の光を出射する出射面よりも内側に引っ込み、前記支持基板に前記受光部品を固定する接着層の端は、前記受光部品の光を受ける受光面よりも内側に引っ込んでいることを特徴とする請求項１６に記載の光電子装置。
【請求項１８】
前記発光部品と前記受光素子との間の窪みにおいて、前記光路に直交する方向に延在する窪みの縁の長さは、これと対向する前記発光部品の幅よりも小さいことを特徴とする請求項１６に記載の光電子装置。
【請求項１９】
前記支持基板は前記光ファイバをガイドするガイド付きのプラスチック製のケース内に固定され、前記ケース内には前記支持基板，前記発光部品，前記受光部品及び前記光ファイバの先端側を被うように保護層が設けられ、前記ケースは前記ケースに固定されるプラスチック製のキャップで塞がれていることを特徴とする請求項１６に記載の光電子装置。
【請求項２０】
前記保護層は、シリコーンゲル，シリコーンゴム，低応力エポキシ樹脂，アクリル樹脂，ウレタン樹脂のいずれか一つによって形成されていることを特徴とする請求項１６に記載の光電子装置。
【請求項２１】
ケースと、このケースを塞ぐキャップと、前記ケース内に取り付けられる支持基板と、前記支持基板の主面に固定され端面から光を出射する発光部品と、前記支持基板の主面に固定され前記発光部品から出射する光を受光する受光部品と、前記ケースに充填され前記発光部品と前記受光部品との間の光路を含み前記発光部品及び前記受光部品を被う透明な樹脂からなる保護層とを有し、
前記発光部品と前記受光部品との間の前記支持基板主面には窪みがあり、前記窪みの発光部品寄りの縁が前記発光部品の端面よりも発光部品側にある光電子装置の製造方法であって、
前記支持基板に前記発光部品及び受光部品を搭載する工程と、
前記支持基板を前記ケースに取り付ける工程と、
前記発光部品及び前記受光部品並びに前記支持基板の所定部分間を導電性のワイヤで接続する工程と、
前記ケース内に前記透明な樹脂を充填する工程と、
前記ケース全体を所定の真空度の雰囲気で所定時間放置して前記透明な樹脂内の気泡を脱泡処理する工程と、
前記ケース全体を所定の加熱温度の雰囲気で所定時間放置して前記透明な樹脂を硬化させて前記透明な樹脂からなる保護層を形成する工程と、
前記ケースにキャップを取り付ける工程とを有することを特徴とする光電子装置の製造方法。
【請求項２２】
前記支持基板に前記発光部品固定する接着層の端が前記発光部品の光を出射する出射面よりも内側に引っ込むように固定するとともに、前記支持基板に前記受光部品を固定する接着層の端が前記受光部品の光を受ける受光面よりも内側に引っ込むように固定することを特徴とする請求項２１に記載の光電子装置の製造方法。
【請求項２３】
発光部品として半導体レーザチップを前記支持基板に固定し、前記受光部品として前記半導体レーザチップの後方出射面から出射するレーザ光を受光するように受光素子を前記支持基板に固定し、前記受光部品として前記半導体レーザチップの前方出射面から出射するレーザ光を取り込むように光ファイバを前記支持基板に固定し、前記ケースとして前記光ファイバをガイドするガイド付きのプラスチック製のケースとし、前記透明な樹脂を前記支持基板，前記半導体レーザチップ，前記受光素子及び前記光ファイバの先端側を被うように前記ケース内に充填し、脱泡処理を行い、前記透明な樹脂を熱硬化処理して透明な保護層を形成し、前記ケースの開口部を塞ぐようにプラスチック製のキャップを前記ケースに取り付けることを特徴とする請求項２１に記載の光電子装置の製造方法。
【請求項２４】
前記保護層を形成する透明な樹脂として、シリコーンゲル，シリコーンゴム，低応力エポキシ樹脂，アクリル樹脂，ウレタン樹脂のいずれか一つを前記ケース内に充填することを特徴とする請求項２１に記載の光電子装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は光電子装置（半導体光モジュール）及びその製造方法に関し、特に、シリコンプラットフォームと呼称される支持基板の主面に半導体レーザチップ，受光素子及び光ファイバを搭載するとともに、これら各光学部品を透明のシリコーンゲル等の保護層で被う技術に適用して有効な技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】
情報処理装置用光源や光通信用光源として、半導体レーザ（半導体レーザチップ）を組み込んだ光電子装置が使用されている。
電子情報通信学会発行「１９９９年電子情報通信学会エレクトロニクスソサイエティ大会予稿集Ｃ−３−３３」には、パッシブアライメント方式を採用したベルコア規格に準拠した表面実装型ＬＤモジュールが開示されている。この表面実装型ＬＤモジュールでは、ファイバをエポキシ系ＵＶ接着剤で固定し、光素子及び光結合部をＳｉ系樹脂でポッティングしてある。また、同文献には、−４０〜８５℃での温度サイクル試験の光出力変動のデータ等が示されている。
また、シリコンプラットフォームを用いたパッシブアライメント実装については、電子情報通信学会発行「１９９６年電子情報通信学会総合大会予稿集ＳＣ−２−７」に記載されている。同文献には、ＬＤモジュールの組み立てについて記載されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
従来のシリコンプラットフォーム（支持基板）を用いた光電子装置（半導体光モジュール）の製造においては、シリコンプラットフォームの溝に這うように嵌め込んだ光ファイバの先端を、シリコンプラットフォームの表面に固定した半導体レーザチップとの光結合調整を行った後、シリコンプラットフォームに嵌め込んだ光ファイバを、熱硬化性樹脂（熱硬化性エポキシ樹脂）や紫外線硬化接着剤等の接着剤で固定している。
【０００４】
本出願人にあっては、光ファイバをシリコンプラットフォームに短時間に固定する技術や光出力変動を低く抑える技術を検討している。
本出願人は、光ファイバをシリコンプラットフォームに短時間に固定する技術を既に提案している（特願平９−７８６０２  平成９年３月２８日出願）。この技術では、表面に溝を有するシリコンプラットフォーム（支持基板）を用意した後、前記溝の一端側の支持基板表面上に光電変換素子（半導体レーザチップ）を固定するとともに前記溝に光ファイバを這うように嵌め込み、その後、前記光電変換素子と前記光ファイバとの光の授受状態を調整するとともに前記光ファイバを前記支持基板に熱硬化性樹脂で固定する従来の方法において、前記光ファイバを前記支持基板に押さえ付けた状態で前記熱硬化性樹脂の硬化時間よりも固定処理時間が短い固定手段で仮固定を行った後、前記押さえ付けを解除して熱硬化性樹脂で光ファイバを本固定するものである。
【０００５】
そして、例えば、一例としては、紫外線硬化接着剤を前記光ファイバ及び支持基板部分に塗布した後、前記紫外線硬化接着剤に紫外線を照射して硬化させて前記光ファイバを前記支持基板に仮固定し、その後、前記半導体レーザチップからの距離が前記仮固定位置よりも遠くなる光ファイバ部分を熱硬化性樹脂で覆う。
【０００６】
この技術では、紫外線硬化接着剤によって仮固定が終了していることから、熱硬化性樹脂を塗布した後、熱硬化性樹脂が硬化する前でも支持基板等を動かすことができるため、短時間でファイバ組込装置から支持基板等を外すことができ、前記熱硬化性樹脂の硬化処理（本固定）はバッチ処理で行うことができる。このバッチ処理により、１支持基板当たりの光ファイバの固定時間の短縮が達成できる。また、光結合の信頼性も高い。
【０００７】
一方、本出願人においては、この技術を採用するとともにパッケージコストの低減技術について検討した。そして、パッケージコストの低減化を図るために、パッケージを構成するパッケージ本体（ケース）と蓋体（キャップ）をプラスチック製とし、ケースとキャップは樹脂で接着する構造とすることにした。また、プラスチックはセラミックに比較して耐湿性が低いことから、ケース内に透明なシリコーンゲルを封入して支持基板上の半導体レーザチップ等を始めとする各部品の表面をシリコーンゲルで被い、耐湿性の向上を図ることを考えた。
【０００８】
しかし、このシリコーンゲル封入構造では、光ファイバの固定強度の低下や固定の信頼性が低くなるとともに、耐湿性が低下することが本出願人によって明らかにされた。この原因は、シリコーンゲル内に発生する気泡にあることが判明した。
また、気泡の発生メカニズムについて実験検討した結果、最初に発生した気泡は、その後の温度サイクル、すなわち使用環境温度によって増大することもあることが判明した。
【０００９】
そこで、本出願人は光ファイバの固定強度及び固定の信頼性が高い光電子装置の製造技術を提案している（特願平１０−２７０３３９号、平成１０年９月２４日出願）。
以下は前記提案（特願平１０−２７０３３９号）で説明したものであり、シリコーンゲル内で発生する気泡による問題点に係わるものである。
【００１０】
図８はシリコンプラットフォーム（支持基板）１の溝２に光ファイバ３が紫外線硬化接着剤４による第一次固定（仮固定）と熱硬化性樹脂５による第二次固定（本固定）とで固定され、かつシリコンプラットフォーム１の上面側がシリコーンゲル６で被われた部分を模式的に示す図である。光ファイバ３はクラッド３ｂと、この中心に位置するコア３ａとで形成されている。また、二点鎖線で示されるものは半導体レーザチップ７である。気泡１０は図８に示すように、シリコンプラットフォーム１の溝２を形成する溝面と光ファイバとによって形成される囲まれた領域９内のシリコーンゲル中に発生し易い。
【００１１】
気泡の存在はシリコンプラットフォーム１への光ファイバ３の固定強度の低下や固定の信頼性を低下させることになる。
また、気泡１０の存在自体によって耐湿性が低下するとともに、水分が浸入した場合、気泡部分が核になり水分がトラップされ、水分が外部に逃げ難くなり耐湿性が低下する。光ファイバの先端延長側には半導体レーザチップ７や受光素子等が配置されるとともに、周囲には配線層やワイヤ等が存在するため、気泡１０に水分がトラップされることは、前記各部の酸化や腐食のおそれもあり、光モジュールの耐湿性が低下する。
また、気泡部分に水分がトラップされた状態では、光モジュールが氷点下の温度に晒されるような場合前記水分が氷となり、この体積変化に起因するトラブルの発生も危惧される。
【００１２】
実験では、図９及び図１０に示すように、容器１５の底に金属フレーム１６を置き、その上に２本のガラス製のキャピラリ１７（内径０．１３ｍｍ）を平行にかつ接触するように並べ、かつ容器１５内にシリコーンゲル６を充填し、両キャピラリ１７を表面及び内部にわたり気泡を巻き込まぬようにしてシリコーンゲル６で被うようにした。その後、キュア処理条件（処理温度１２０℃，処理時間６０分）のもとに前記容器１５を置いた。
図９はキュア処理条件でシリコーンゲルが硬化した状態での気泡１０の分布状態を示す模式図であり、図９（ａ）は平面図、図９（ｂ）は断面図である。
【００１３】
また、シリコーンゲルが硬化した後、温度サイクル等環境試験を行った。温度サイクル等環境試験は、▲１▼温度範囲；−４０〜＋８５℃で１サイクル３５分程度を４０サイクル、▲２▼高温高湿度（８５℃，相対湿度８５％）１３６時間、▲３▼高温ベーク（１２０℃）３０分、▲４▼低温放置（−５５℃）１．５時間、をこの順に行う。
図１０は温度サイクル等環境試験によってシリコーンゲル内に発生した気泡１０の分布を示す模式図であり、図１０（ａ）は平面図、図１０（ｂ）は断面図である。
図９及び図１０における気泡１０は写真を基にして描いたものであり、形状は実際のものと多少異なることがあってもその位置は正確である。
【００１４】
図９に示すように、気泡１０はキャピラリ１７の内径部分に散在しているが、両端側には存在していない。これはキャピラリ１７の両端側の内径部分では、シリコーンゲルがキャピラリ１７の内外に亘って自由に移動できること（開かれた領域）によるものと考えられ、キャピラリ１７の内部の内径部分では収縮による体積減少を補うためのシリコーンゲルの移動が不十分なため、空隙、すなわち気泡１０が発生するものと考えられる。
【００１５】
また図１０に示すように、環境試験では変動する温度及び湿度に繰り返し晒されることから、シリコーンゲルの移動に伴い空隙が新たに発生して気泡１０が多くなり、また、近在の空隙同士の一体化または分離によって気泡１０の形状が変化するものと考えられる。１２０℃の高温では気泡の形状は大きくなり、位置も大きくずれ、一方、−５５℃の低温では小さな気泡が多数発生した。
図１０に示すように、図９では気泡１０が存在しなかった領域、すなわち金属フレーム１６と２本のキャピラリ１７で囲まれる領域（囲まれた領域９）にも新たに気泡１０が発生していることが分かる。
【００１６】
一方、プラスチック製のケース内にシリコーンゲルを封入して支持基板１上の半導体レーザチップ７等を始めとする各部品の表面をシリコーンゲルで被った場合、図１１に示すように、光ファイバ３の下の溝２内に充填されたシリコーンゲル６内に気泡１０が発生する場合ばかりでなく、図１２及び図１３に示すように、光ファイバ３の先端面と半導体レーザチップ７との間に気泡１０が発生する場合があることが判明した。
【００１７】
これは、光ファイバ３の先端面と半導体レーザチップ７の前方出射面との間隔が４０〜５０μｍ以下と狭いことから、この部分が開かれた領域と作用せず、特に繰り返して熱を受ける場合に発生し易いと思われる。すなわち、組み立てを行いシリコーンゲル６を充填し、かつシリコーンゲル６の硬化処理を行った初期の状態では、光ファイバ３の先端面と半導体レーザチップ７の前方出射面との間での気泡１０の発生は見られなかったが、熱サイクル試験後には光ファイバ３の先端面と半導体レーザチップ７の前方出射面との間に気泡１０が発生する現象があるものがたまに発生していた。
【００１８】
光ファイバ３の先端面と半導体レーザチップ７との間に気泡１０が発生した場合で、半導体レーザチップ７の出射面から出射されたレーザ光１１の光路に気泡１０が掛かった状態（図１２，図１３参照）では、前記気泡１０がレンズとして作用するため、半導体レーザチップ７から出射されたレーザ光１１の方向が変化（ケラレ）し、光ファイバ３との間で光結合がなされない場合や、光結合効率が低下する。光ファイバ３のコア３ａが１０μｍ直径前後と細いシングルモードファイバの場合、光結合がなされない場合が多い。なお、図１１乃至図１３における１９は半導体レーザチップ７の後方の出射面から出射されるレーザ光１１を受光する受光素子１９である。また、図１３では、支持基板１の上面全域にシリコーンゲル６が存在しているものである。
【００１９】
ところで、半導体レーザチップ７の後方から出射されるレーザ光１１を受光（モニター）する受光素子１９のモニター電流Ｉｓを分析検討した結果、製品によっては、図１４に示すように、Ｉｓトラッキング特性がヒステリシスを持つ特性を示すことが分かった。同グラフは、横軸に温度をとり、縦軸に出力の相対値（ΔＰｆ）をとった。ここで、ΔＰｆはｔ℃のときのＰｆ値から２５℃のときのＰｆ値を差し引き、その値を２５℃のときのＰｆ値で減算した値である。
【００２０】
同グラフに示すように、（１）２５℃から−４０℃まで順次温度を下げ、（２）−４０℃から８５℃まで順次温度を上げ、（３）８５℃から−４０℃まで順次温度を下げてΔＰｆを求める。本来ならば、（１），（２），（３）の場合も略同程度のΔＰｆとなる筈であるが、一部の製品においては、図１４に示すように、前記（１）の後、前記（２）ではΔＰｆが一足飛びに高くなり、５０℃程度で低い数値に戻るヒステリシスループを描くことが判明した。
【００２１】
この点について分析検討した結果、本発明者等は半導体レーザチップ７の後方出射面と受光素子１９の受光面との間に気泡１０が存在し、この気泡１０の存在によってΔＰｆが変動し、場合によってはＩｓトラッキング特性がヒステリシスとなるという事実を知見した。
【００２２】
図１５は、支持基板１と、この支持基板１の主面に固定された半導体レーザチップ（ＬＤ）７，受光素子（ＰＤ）１９，光ファイバ３と、支持基板１の主面側を被うシリコーンゲル６を示す模式図である。この図に示すように、半導体レーザチップ７の後方出射面側に気泡１０が発生している。この気泡１０が半導体レーザチップ７の後方出射面から出射されたレーザ光１１の光路に掛かった状態では、前記気泡１０がレンズとして作用するため、半導体レーザチップ７から出射されたレーザ光１１の方向が変化（ケラレ）し、モニター電流Ｉｓが変動することになる。
【００２３】
図１５に示すように、本出願人においては、半導体レーザチップ７は半導体レーザチップ７を支持基板１に固定する接着層４１の端が光を出射する出射面４３よりも内側に引っ込む構造を採用している。これは接着層４１の端が出射面４３側に食み出して盛り上がった場合、この食み出し部分が光路中に突出して伝送される光の量を低下させたり、あるいは遮って全く伝送させなくすることを防止するためである。
【００２４】
前記接着層４１，４２は、支持基板１の主面に半田をメタライズすることによって形成される。そして、これら接着層４１，４２上に半導体レーザチップ７及び受光素子１９をそれぞれの下部電極４５，４６が重なるように重ねた後、前記接着層４１，４２を加熱溶融して半導体レーザチップ７及び受光素子１９を固定する。下部電極４５，４６の長さは半導体レーザチップ７や受光素子１９の下部電極４５，４６の長さよりも僅かに長くなり、確実に下部電極４５，４６を支持基板１に固定するようになっている。従って、下部電極４５，４６の端は接着層４１，４２の端よりもさらに内側に引っ込む場合もある。
【００２５】
出射面４３や受光面４４からの下部電極４５，４６の引っ込み長さは、特に限定はされるものではないが、例えば、半導体レーザチップ７形成時の劈開位置のばらつきに起因する半導体レーザチップ７の長さのばらつきを考慮して１０〜４０μｍとなっている。
【００２６】
また、シリコンプラットフォーム１の主面から半導体レーザチップ７の下部電極４５から外れた面までの距離は、特に限定されるものではないが、ストライプ部（発光部）が僅かに突出する構造であることを考慮して、例えば４〜７μｍになっている。
そして、この下部電極４５や接着層４１の引っ込みによって形成された囲まれた領域９において、シリコーンゲル６が硬化収縮するとき、シリコーンゲルが自由に移動できないことから気泡１０が発生する場合がある。
【００２７】
図１５では、気泡１０の発生状態を半導体レーザチップ７の後方出射面側に示したが、受光素子１９の受光面側でも発生する可能性がある。
なお、半導体レーザチップ７の光ファイバ３の先端面に対峙する前記出射面側では、支持基板１の主面は深く窪んでいることから気泡１０の発生は抑止できる。
【００２８】
前記気泡１０は温度サイクル試験で移動し、半導体レーザチップ７と受光素子１９との間の光路中に突出し、受光素子１９のモニター電流Ｉｓの変動を起こすことがある。
そこで、本発明者は、半導体レーザチップ７と受光素子１９との間において、気泡が発生し難い支持基板の構造を検討する結果本発明をなした。
【００２９】
本発明の目的は、半導体レーザチップから受光素子に至る光の透過（通過）を阻害しない安定した光出力のモニターが行える光電子装置及びその製造方法を提供することにある。
本発明の他の目的は、安定した光出力と安定した光出力モニターが行える光電子装置及びその製造方法を提供することにある。
本発明の前記ならびにそのほかの目的と新規な特徴は、本明細書の記述及び添付図面から明らかになるであろう。
【００３０】
【課題を解決するための手段】
本願において開示される発明のうち代表的なものの概要を簡単に説明すれば、下記のとおりである。
【００３１】
（１）支持基板（シリコンプラットフォーム）の主面に、半導体レーザチップ（発光部品）及び前記半導体レーザチップの前方出射面から出射される前方レーザ光を先端面から取り込む光ファイバ（受光部品）と、前記半導体レーザチップの後方出射面から出射される後方レーザ光を受光する受光素子（受光部品）を固定するとともに、これら各光学部品及び各光学部品間の光路を含む部分をシリコーンゲルで被ってなる光電子装置であって、前記光ファイバの先端と前記半導体レーザチップとの間、及び前記受光素子と前記半導体レーザチップとの間の支持基板の主面部分はシリコーンゲル硬化時に気泡が発生しないように窪んだ構造にしてある。前記半導体レーザチップと前記光ファイバ間の前記窪みの半導体レーザチップ（発光部品）寄りの縁が前記半導体レーザチップの端面（前方出射面）よりも半導体レーザチップ側にあり、前記半導体レーザチップ（発光部品）と前記受光素子（受光部品）との間の窪みの半導体レーザチップ寄りの縁が前記半導体レーザチップの端面（後方出射面）よりも半導体レーザチップ側にある。
【００３２】
また、半導体レーザチップ及び受光素子を支持基板に固定する接着部分の端は、出射面や受光面よりも内側に引っ込み、接着層の端の食み出しによる光伝送に不具合を起こさない構造になっている。また、前記発光部品と前記受光素子との間の窪みにおいて、前記光路に直交する方向に延在する窪みの縁の長さは、これと対向する前記発光部品の幅よりも小さくなっている。
このような光電子装置は以下の方法で製造される。
【００３３】
ケースと、このケースを塞ぐキャップと、前記ケース内に取り付けられる支持基板と、前記支持基板の主面に固定され端面から光を出射する発光部品と、前記支持基板の主面に固定され前記発光部品から出射する光を受光する受光部品と、前記ケースに充填され前記発光部品と前記受光部品との間の光路を含み前記発光部品及び前記受光部品を被う透明な樹脂からなる保護層とを有し、前記発光部品と前記受光部品との間の前記支持基板主面には窪みがあり、前記窪みの発光部品寄りの縁が前記発光部品の端面よりも発光部品側にある光電子装置の製造方法であって、前記支持基板に前記発光部品及び受光部品を搭載する工程と、前記支持基板を前記ケースに取り付ける工程と、前記発光部品及び前記受光部品並びに前記支持基板の所定部分間を導電性のワイヤで接続する工程と、前記ケース内に前記透明な樹脂を充填する工程と、前記ケース全体を所定の真空度の雰囲気で所定時間放置して前記透明な樹脂内の気泡を脱泡処理する工程と、前記ケース全体を所定の加熱温度の雰囲気で所定時間放置して前記透明な樹脂を硬化させて前記透明な樹脂からなる保護層を形成する工程と、前記ケースにキャップを取り付ける工程とを有することを特徴とする。
【００３４】
前記支持基板に前記発光部品を固定する接着層の端が前記発光部品の光を出射する出射面よりも内側に引っ込むように固定するとともに、前記支持基板に前記受光部品を固定する接着層の端が前記受光部品の光を受ける受光面よりも内側に引っ込むように固定する。
【００３５】
発光部品として半導体レーザチップを前記支持基板に固定し、前記受光部品として前記半導体レーザチップの後方出射面から出射するレーザ光を受光するように受光素子を前記支持基板に固定し、前記受光部品として前記半導体レーザチップの前方出射面から出射するレーザ光を取り込むように光ファイバを前記支持基板に固定し、前記ケースとして前記光ファイバをガイドするガイド付きのプラスチック製のケースとし、前記透明な樹脂を前記支持基板，前記半導体レーザチップ，前記受光素子及び前記光ファイバの先端側を被うように前記ケース内に充填し、脱泡処理を行い、前記透明な樹脂を熱硬化処理して透明な保護層を形成し、前記ケースの開口部を塞ぐようにプラスチック製のキャップを前記ケースに取り付ける。前記保護層を形成する透明な樹脂として、シリコーンゲル，シリコーンゴム，低応力エポキシ樹脂，アクリル樹脂，ウレタン樹脂のいずれか一つを前記ケース内に充填する。
【００３６】
前記（１）の手段によれば、（ａ）半導体レーザチップと受光素子との間の支持基板の主面部分には窪みが設けられて開かれた領域となるとともに、この窪みの半導体レーザチップ寄りの縁が半導体レーザチップの端面（後方出射面）よりも半導体レーザチップ側にあることによって、開かれた領域に近接した半導体レーザチップの固定部分で発生したシリコーンゲル中の気泡はより効果的に脱泡されることになり、半導体レーザチップと受光素子の光の授受に支障を来さなくなる。従って、受光素子のモニター電流Ｉｓの変動が起き難くなり、安定したレーザ光強度モニターが達成できる。
【００３７】
（ｂ）半導体レーザチップと光ファイバの先端との間の支持基板の主面部分にも窪みが設けられて開かれた領域になるとともに、この窪みの半導体レーザチップ寄りの縁が半導体レーザチップの端面（前方出射面）よりも半導体レーザチップ側にあることによって、開かれた領域に近接した半導体レーザチップの固定部分で発生したシリコーンゲル中の気泡はより効果的に脱泡されることになり、光ファイバと半導体レーザチップの光の授受に支障を来さなくなる。また、光ファイバの先端側も前記窪みによって開かれた領域となるため、光ファイバの先端の光路中に気泡（ボイド）が位置することもなくなる。従って、半導体レーザチップの前記出射面から出射されるレーザ光が効率的に光ファイバに取り込めるようになり、安定した光通信が可能になる。
【００３８】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態を詳細に説明する。なお、発明の実施の形態を説明するための全図において、同一機能を有するものは同一符号を付け、その繰り返しの説明は省略する。
【００３９】
（実施形態１）
図１乃至図６は本発明の一実施形態（実施形態１）である光電子装置に係わる図である。図１は半導体レーザチップ，受光素子及び光ファイバの一部を示す支持基板部分の断面図、図２は光電子装置の外観を示す斜視図、図３は光ファイバの延在方向に沿う断面図、図４はキャップ及び保護層としてのシリコーンゲルを取り除いた状態での平面図、図５は支持基板部分の模式的拡大平面図である。
【００４０】
本実施形態１の光電子装置（半導体光モジュール）２０は、図２に示すように、外観的にはケース２１と、このケース２１上に固定されたキャップ２２とでパッケージ（封止体）２３が形成されている。ケース２１及びキャップ２２はともに矩形状の本体部２１ａ，２２ａと、この本体部２１ａ，２２ａの一端中央から長細く突出するガイド部２１ｂ，２２ｂとからなっている。
【００４１】
前記ガイド部２１ｂ，２２ｂには、光ファイバケーブル２５が案内され、ガイド部２１ｂ，２２ｂの先端から光ファイバケーブル２５が突出している。
ケース２１の両側からは複数のリード２７が突出している。本実施形態１ではこれらのリード２７はデュアルインライン型に成形されている。
【００４２】
図３及び図４に示すように、ケース２１の内底には金属板からなるベース板３０が設けられている。また、ベース板３０の周囲には、リード２７の内端がそれぞれ位置している。ベース板３０及びリード２７はケース２１の成形時にケース２１に組み込まれる。
【００４３】
前記ケース２１のガイド部２１ｂには光ファイバケーブル２５が案内されている。この光ファイバケーブル２５の光ファイバ軸の延長線上の前記ベース板３０上にはシリコンプラットフォーム（シリコン単結晶からなる支持基板）１が接合材２９（図４参照）、例えば銀ペーストによって固定されている。
【００４４】
光ファイバケーブル２５は保護チューブとしてのジャケット（ファイバジャケット）で被われている。ケース２１のガイド部２１ｂの途中まではこのファイバジャケットが存在するが、その先端側はファイバジャケットが剥がされ、コア３ａとクラッド３ｂ（図１参照）とからなる光ファイバ３が露出されている。この光ファイバ３部分は、図５に示すように、前記シリコンプラットフォーム１に設けられている溝２に這うように嵌め込まれている。そして、その延長上のシリコンプラットフォーム１上には、光電変換素子としての半導体レーザチップ（ＬＤ）７と受光素子（ホトダイオード：ＰＤ）１９が直列に並んで固定される構造になっている。また、光ファイバ３はガイド部２１ｂの内端部分に熱硬化性樹脂による接着剤３６によって固定されている。
【００４５】
前記半導体レーザチップ７の前方出射面から出射したレーザ光は光ファイバ３の先端面から光ファイバ内に取り込まれ、後方出射面から出射したレーザ光は受光素子１９によってその光出力強度をモニタするようになっている。本実施形態１における発光部品は半導体レーザチップ７であり、受光部品は受光素子１９及び光ファイバ３である。
【００４６】
シリコンプラットフォーム１の一面には、図５に示すように、パターン化された導電性のメタライズ層３１が設けられている。このメタライズ層は前記半導体レーザチップ７や受光素子１９を搭載する搭載部や導電性のワイヤを接続するボンディングパッドを構成している。そして、前記搭載部上に半導体レーザチップ７及び受光素子１９をその下部電極４５，４６が接触するように重ねた後、前記搭載部を加熱溶融させて接着層４１，４２とし、前記下部電極４５，４６をシリコンプラットフォーム１に固定する（図１参照）。
【００４７】
半導体レーザチップ７の固定構造において、半導体レーザチップ７を支持基板１に固定する接着層４１の端が光を出射する出射面４３よりも内側に引っ込む構造を採用している。これは接着層４１の端が出射面４３側に食み出して盛り上がった場合、この食み出し部分が光路中に突出して伝送される光の量を低下させたり、あるいは遮って全く伝送させなくすることを防止するためである。
【００４８】
例えば、半導体レーザチップ７における下部電極４５及び接着層４１の端から半導体レーザチップ７の出射面４３までの距離ａは、半導体レーザチップ７を劈開によって形成する際の劈開位置のバラツキによる長さを考慮して、例えば１０〜４０μｍ程度となる。また、半導体レーザチップ７の光導波路に対応するストライプ部分に凹凸がある半導体レーザチップ７の場合は、その凹凸を考慮して、半導体レーザチップ７の下面とシリコンプラットフォーム１の主面との間隔ｂは、例えば４〜７μｍとなる。
また、半導体レーザチップ７及び受光素子３１はともに電極が上面と下面に設けられていることから、下部電極４５，４６はそれぞれ所定のメタライズ層３１に電気的に接続されることになる。
【００４９】
前記搭載部に連なるメタライズ層の一部と前記所定のリード２７の内端部分は、図５及び図４に示すように導電性のワイヤ３２で接続されている。また、半導体レーザチップ７及び受光素子３１の上面電極は導電性のワイヤ３２を介してそれぞれ独立したメタライズ層に固定されるとともに、このメタライズ層の一部はワイヤ３２を介して前記所定のリード２７の内端部分に電気的に接続されている。
【００５０】
また、シリコンプラットフォーム１の一面に設けられた溝２に交差して排出溝３３が設けられている（図５参照）。光ファイバ３はこの排出溝３３を通り越した状態になるが、通り越して突出する長さは極めて短い。例えば、その突出長さは１００μｍ程度である。また光ファイバ３の直径は、例えば１２５μｍ程度である。
【００５１】
光ファイバ３は前記排出溝３３の近傍に、図５に示すように、第一次固定部３４と第二次固定部３５の二種類の接着剤による固定によってシリコンプラットフォーム１に固定されている。第一次固定部３４は紫外線硬化接着剤によるものであり、第二次固定部３５は熱硬化性樹脂によるものである。
【００５２】
前記第一次固定部３４は、図５に示すように光ファイバ３の光軸に沿って細長く形成される。溝２に光ファイバ３を這うように挿入しかつ位置決めした後、紫外線硬化接着剤を塗布し、その後紫外線を照射して紫外線硬化接着剤を硬化させて第一次固定（仮固定）を行う。この第一次固定で光ファイバ３は確実にシリコンプラットフォーム１に固定される。従って、その後に本固定である第二次固定を行う。この第二次固定は、第一次固定部３４によって固定された光ファイバ部分の半導体レーザチップ７から遠い部分に熱硬化性樹脂を塗布し、その後熱硬化させることにより行われる。この第二次固定処理はバッチ処理が可能であり、生産性を高めることができる。
【００５３】
前記第一次固定処理及び第二次固定処理において、目安として前記排出溝３３を越えないように紫外線硬化接着剤や熱硬化性樹脂等の接着剤の塗布を行う。また、排出溝３３内に入った接着剤は排出溝３３を通ってシリコンプラットフォーム１の側部に案内されるため、光ファイバ３の先端面と半導体レーザチップ７の出射面との間に接着剤が入り込むことがなく光の授受を阻害しない。
【００５４】
一方、これが本発明の特徴の一つであるが、図１及び図３に示すように、発光部品である半導体レーザチップ７と受光部品である受光素子１９との間、及び半導体レーザチップ７と受光部品である光ファイバ３との間の領域に対応するシリコンプラットフォーム１の主面部分は窪み３７，３８が設けられている。
【００５５】
半導体レーザチップ７と受光素子１９との間のシリコンプラットフォーム１の主面に設けた窪み３７において、窪み３７の半導体レーザチップ（発光部品）７寄りの縁３７ａが前記半導体レーザチップ７の端面（出射面４３）よりも半導体レーザチップ側（発光部品側）に位置している。即ち、縁３７ａは半導体レーザチップ７の下に位置し、半導体レーザチップ７の端面（出射面４３）は窪み３７の縁３７ａを越えて窪み３７内に突出している。従って、接着層４１の端側は開かれた領域になる。この例では、図１に示すように、接着層４１の端は縁３７ａの位置が一致した状態となっている。
【００５６】
また、光ファイバ３と半導体レーザチップ７との間に設けられる窪み３８の半導体レーザチップ７に寄る縁３８ａも半導体レーザチップ７の出射面４３よりも内側に位置して半導体レーザチップ７の下に位置する。これにより、半導体レーザチップ７の光ファイバ側も開かれた領域（開口空間）になる。窪み３８は溝２の延長部分で形成されている。
なお、これらの窪み３７，３８は光ファイバ３を固定するための溝２と同時にエッチングで形成されるため、工程を増やすものではない。
【００５７】
また、ケース２１内には前記光ファイバ３で伝送される光に対して透明でありかつ耐湿性の保護体（保護膜）である保護膜（シリコーンゲル）６が充填され（図１及び図３参照）、ベース板３０，シリコンプラットフォーム１，光ファイバ３，半導体レーザチップ７，受光素子１９等はシリコーンゲル６で被われ、耐湿性向上が図られている。なお、保護膜６は、シリコーンゲルに限らずシリコーンゴム，低応力エポキシ樹脂，アクリル樹脂，ウレタン樹脂等他のものであっても良い。
【００５８】
前記窪み３７，３８の存在によって、半導体レーザチップ７と受光素子１９との間、及び半導体レーザチップ７と光ファイバ３との間の領域は開かれた領域になるため、前記シリコーンゲル６のケース２１内への注入とその後の加熱による熱硬化処理時、前記窪み３７，３８部分で気泡が発生し難くなる。この結果、気泡の存在に起因する半導体レーザチップ７と光ファイバ３との間の光の授受状態は良好になるとともに、受光素子１９の半導体レーザチップ７の後方出射面から出射されるレーザ光１１を安定して受光することができる。
【００５９】
シリコーンゲル６の注入（充填）の後、ケース２１全体は所定の真空度に所定時間入れられ、脱泡処理がなされる。例えば、ケース２１は真空度６０toorの雰囲気で４〜５分程度放置されて脱泡処理が行われる。この脱泡処理では、シリコーンゲル６中に発生した気泡（ボイド）がその真空力によってシリコーンゲル６内を移動し、シリコーンゲル６の表面から順次抜けていく。半導体レーザチップ７の接着層４１による接続部分の端には小さな隙間が存在するが、この隙間は前述のように窪み３７が存在することから開かれた領域になるため、半導体レーザチップ７の接着層４１による接続部分の端に発生した気泡も接続部分の端の小さな隙間に捕獲されることなく、開かれた領域に容易に移動するため、シリコーンゲル６の表面から脱泡されることになる。
【００６０】
また、シリコーンゲル６内の気泡は真空による脱泡処理に対して移動し易いが、半導体レーザチップ７の下面に付着する状態の気泡は移動し難い。しかし、本実施形態１では、接着層４１の端、即ち窪み３７の縁３７ａからａと半導体レーザチップ７の端が長く突出しているため、前記脱泡処理時に半導体レーザチップ７の下面に沿って移動する気泡は、先端側のものは容易に開かれた領域に移動してシリコーンゲル６の表面から脱泡され、奥に位置していた気泡は半導体レーザチップ７の下面の途中で停止する状態となることから、半導体レーザチップ７のレーザ光１１を阻止する気泡として作用しなくなる。
【００６１】
シリコーンゲル６の熱硬化処理時、シリコーンゲル６の熱硬化収縮が起きて、半導体レーザチップ７の接着層４１による接続部分の端の小さな隙間部分に熱硬化収縮による隙間が発生しようとしても、開かれた領域が存在するため、多量のシリコーンゲルがその隙間を埋めるように移動するため、熱硬化収縮による隙間も発生し難くなる。
【００６２】
図６は本実施形態１の光電子装置２０におけるＩｓトラッキング特性を示すグラフである。同グラフは、横軸に温度をとり、縦軸に出力の相対値（ΔＰｆ）をとったものである。ここで、ΔＰｆはｔ℃のときのＰｆ値から２５℃のときのＰｆ値を差し引き、その値を２５℃のときのＰｆ値で減算した値である。
同グラフに示すように、（１）２５℃から−４０℃まで順次温度を下げ、（２）−４０℃から８５℃まで順次温度を上げ、（３）８５℃から−４０℃まで順次温度を下げてΔＰｆを求める。
同グラフからも分かるように、図１４のグラフのようにヒステリシスループを描くことなく、本実施形態１の光電子装置２０は温度変化に対してΔＰｆは常に略一定の値域にあり、安定してレーザ光をモニターすることができる。
他方、前記ケース２１にはキャップ２２が接着剤によって固定される。この接着剤は、前記光ファイバケーブル２５をガイド部２１ｂ，２２ｂに固定する熱硬化性樹脂が用いられる。
【００６３】
図１６及び図１７は本実施形態１の変形例であり、半導体レーザチップ７の下部電極４５を半導体レーザチップ７の裏面全域に形成した例である。図１６は光電子装置のレーザチップ，窪み，受光素子の位置関係を示す模式的平面拡大図、図１７は光電子装置のレーザチップ後方出射端の模式的拡大断面図である。
【００６４】
この例でも、半導体レーザチップ７と窪み３７は図１と同様な位置関係にある。即ち、半導体レーザチップ７と受光素子１９との間のシリコンプラットフォーム１の主面部分に窪み３７が設けられている。そして、窪み３７の半導体レーザチップ７寄りの窪み３７の縁３７ａが半導体レーザチップ７の端面（出射面４３）よりも半導体レーザチップ側に位置している。換言するならば、縁３７ａは半導体レーザチップ７の下に位置し、半導体レーザチップ７の端面（出射面４３）は窪み３７の縁３７ａを越えて窪み３７内に突出している。
【００６５】
窪み３７は接着層４１の端より設けられるのが望ましいが、図１７に示すように、ｄが５μｍ程度の場合、ｅが１５μｍ以下であれば気泡が発生しないことが確認されている。即ち、この例では、下部電極４５が半導体レーザチップ７の全長に亘って設けられていることから、半導体レーザチップ７の窪み３７に臨む端でのシリコンプラットフォーム１の主面との間隔は、接着層４１の厚さのみとなることから、背が低く深い隙間が形成されてしまう。しかし、近接して窪み３７による開かれた領域（空間）が存在することから、脱泡処理は有効に作用し、シリコーンゲル６内に気泡が残留し難くなる。
【００６６】
次に、半導体光モジュール２０の製造方法について、図１８のフローチャートを参照しながら説明する。半導体光モジュール２０は、図１８のフローチャートで示すように、部品搭載（支持基板にＬＤ及びＰＤ搭載：ステップ１０１〔Ｓ１０１〕）、ケースに支持基板固定（Ｓ１０２）、ワイヤボンディング（Ｓ１０３）、光ファイバを支持基板及びケースに固定（Ｓ１０４）、ケース内にシリコーンゲルを充填（Ｓ１０５）、真空脱泡処理（Ｓ１０６）、ゲル硬化収縮処理（Ｓ１０７）、ケース２１にキャップを取り付け（Ｓ１０８）の各工程を経て製造される。
【００６７】
最初に、光ファイバ３をガイドするガイド付きのプラスチック製のケース２１及び前記ケース２１を塞ぐように取り付けられるプラスチック製のキャップ２２ならびに一面に半導体レーザチップ７や受光素子１９を搭載しかつ半導体レーザチップ７に向かって延在する光ファイバ３を案内する溝２を有するシリコンプラットフォーム１とを用意する。
【００６８】
前記シリコンプラットフォーム１は、その主面に、半導体レーザチップを固定（搭載）する領域と、受光素子を固定（搭載）する領域との間、及び半導体レーザチップを固定する領域と光ファイバが配置される領域との間には、前述のように窪み３７，３８が設けられている。
【００６９】
シリコンプラットフォーム１はその一面（主面）に所定パターンのメタライズ層３１が設けられ、一部は搭載部やワイヤを接続するボンディングパッド部になっている。また、シリコンプラットフォーム１の主面に設けられた溝２に交差して排出溝３３が設けられている。この排出溝３３は光ファイバ３を固定する際流入する接着剤を外部に案内して、接着剤が半導体レーザチップ７側に流れないようにする役割を果たす。
前記ケース２１，キャップ２２は前述のような構造になっている。
【００７０】
つぎに、シリコンプラットフォーム１のそれぞれ所定の搭載部に、半導体レーザチップ（ＬＤ）７や受光素子（ＰＤ）１９を固定する（Ｓ１０１）。半導体レーザチップ７及び受光素子１９はともに電極が上面と下面に設けられていることから、この接合構造によって下面の電極（下部電極４５，４６）はそれぞれ搭載部と電気的に接続されることになる。
【００７１】
つぎに、ケース２１内のベース板３０に接合材２９、例えば銀ペーストによって前記シリコンプラットフォーム１を固定する（Ｓ１０２）。
【００７２】
つぎに、ワイヤボンディングを行う（Ｓ１０３）。即ち、半導体レーザチップ７及び受光素子１９の上面電極と所定のメタライズ層３１をワイヤ３２で電気的に接続する。また、所定のメタライズ層３１と、ケース２１に取り付けられているリード２７の内端部分をワイヤ３２によって電気的に接続する（図４及び図５参照）。
【００７３】
つぎに、光ファイバ３をシリコンプラットフォーム１及びケース２１に固定する（Ｓ１０４）。光ファイバ３の固定の前に光ファイバケーブル２５の固定を行う。
【００７４】
即ち、先端を所定長さに亘ってジャケット部分を剥がして光ファイバ３を露出させた光ファイバケーブル２５をガイド部２１ｂに挿入し、かつ半導体レーザチップ７を動作させてレーザ光を出射させ、この出射光を光ファイバ３の先端から光ファイバ３内に取り込み、かつ光出力を検出しながら光結合調整を行い、光結合調整が終了した時点でガイド部２１ｂの内端部分に熱硬化性樹脂（例えば、エポキシ樹脂）を塗布して接着を行う。この結果、光ファイバ３はガイド部２１ｂの内端部分に熱硬化性樹脂による接着剤３６によって固定される。なお、ガイド部２１ｂの内端部分に光ファイバ３を固定する場合、レーザ光を出射させない周知のパッシブアライメントで行っても構わない。
【００７５】
つぎに、紫外線硬化接着剤を溝２に部分的に塗布し、光ファイバ３の第一次固定を行う。即ち、シリコンプラットフォーム１の溝２上に紫外線硬化接着剤を塗布した後、光ファイバ３を紫外線硬化接着剤に押し付けるようにして溝２の底に押し付ける。また、半導体レーザチップ７を動作させてレーザ光を出射させ、この出射光を光ファイバ３の先端面から光ファイバ３内に取り込み、かつ光出力を検出しながら光結合調整を行う。
【００７６】
つぎに、前記紫外線硬化接着剤に紫外線照射ファイバ等を使用して紫外線を照射させ、紫外線硬化接着剤を硬化させる。この硬化した紫外線硬化接着剤によって第一次固定部３４が形成される。この第一次固定部３４の内端部分は排出溝３３に臨み、溝２に沿って比較的長く延在している。この第一次固定の後は、シリコンプラットフォーム１を持って移動させても、光ファイバ３は溝２から外れることがなく、半導体レーザチップ７と光ファイバ３の光軸合わせ状態は変化しなくなる。
【００７７】
つぎに、前記排出溝３３から遠ざかる前記第一次固定部３４上の光ファイバ３上に熱硬化性樹脂を塗布し、かつ熱硬化処理して熱硬化性樹脂による第二次固定部３５を形成する。第二次固定部３５は光ファイバ３を横切って被う構造となり、光ファイバ３を強固にシリコンプラットフォーム１に固定することになる（図５参照）。
【００７８】
この結果、光ファイバ３は前記排出溝３３の近傍に、第一次固定部３４と第二次固定部３５の二種類の接着剤による固定によってシリコンプラットフォーム１に固定されることになる。第二次固定は、第一次固定後の処理であることからバッチ処理が可能になる。バッチ処理は生産性の向上が図れる。
【００７９】
つぎに、ケース２１内にシリコーンゲル６を充填してシリコンプラットフォーム１，光ファイバ３，半導体レーザチップ７，受光素子１９等を被う（Ｓ１０５）。このシリコーンゲル６の充填は耐湿性向上を図るために行うものである。
【００８０】
つぎに、シリコーンゲル６内の気泡（ボイド）を除去するため脱泡処理が行われる（Ｓ１０６）。即ち、シリコーンゲル６の注入（充填）の後、ケース２１全体は所定の真空度に所定時間入れられ、脱泡処理がなされる。例えば、ケース２１は真空度６０toorの雰囲気で４〜５分程度放置されて脱泡処理が行われる。
【００８１】
この脱泡処理では、シリコーンゲル６中に発生した気泡（ボイド）がその真空力によってシリコーンゲル６内を移動し、シリコーンゲル６の表面から順次抜けていく。半導体レーザチップ７の接着層４１による接続部分の端には小さな隙間が存在するが、この隙間は前述のように窪み３７が存在することから開かれた領域（開放空間）になるため、半導体レーザチップ７の接着層４１による接続部分の端に発生した気泡も接続部分の端の小さな隙間に捕獲されることなく、開かれた領域に容易に移動するため、シリコーンゲル６の表面から脱泡されることになる。
【００８２】
また、シリコーンゲル６内の気泡は真空による脱泡処理に対して移動し易いが、半導体レーザチップ７の下面に付着する状態の気泡は移動し難い。しかし、本実施形態１では、接着層４１の端、即ち窪み３７の縁３７ａからａと半導体レーザチップ７の端が長く突出しているため、前記脱泡処理時に半導体レーザチップ７の下面に沿って移動する気泡は、先端側のものは容易に開かれた領域に移動してシリコーンゲル６の表面から脱泡され、奥に位置していた気泡は半導体レーザチップ７の下面の途中で停止する状態となることから、半導体レーザチップ７のレーザ光１１を阻止する気泡として作用しなくなる。
【００８３】
従って、脱泡処理を行うことによって、光路中に気泡が位置することもなく、気泡に起因する半導体レーザチップ７と光ファイバ３の光結合効率の低下及び半導体レーザチップ７と受光素子１９との光結合効率の低下が起きなくなる。この結果、受光素子１９による安定したレーザ光強度モニターが達成できる。
【００８４】
つぎに、ゲル硬化収縮処理が行われる（Ｓ１０７）。ゲル硬化収縮処理では、ケース２１全体は所定の炉に入れられて所定の温度で所定時間加熱され熱硬化処理が施される。例えば、ケース２１は約１２０℃の雰囲気で約３０分加熱処理される。この熱硬化処理で、粘度が４０〜６０Ｐ（ポアズ）となリ、熱膨張係数が３．１×１０-4／°Ｃとなるシリコーンゲル６は硬化する。
【００８５】
このシリコーンゲル６の熱硬化処理時、シリコーンゲル６の熱硬化収縮が起きて、半導体レーザチップ７の接着層４１による接続部分の端の小さな隙間部分に熱硬化収縮による隙間が発生しようとしても、窪み３７による開かれた領域が存在するため、多量のシリコーンゲルがその隙間を埋めるように移動するため、熱硬化収縮による隙間も発生し難くなる。従って、光路中に気泡が位置することもなく、気泡に起因する半導体レーザチップ７と光ファイバ３の光結合効率の低下が起きなくなるとともに、受光素子１９による安定したレーザ光強度モニターが達成できる。
【００８６】
つぎに、ケース２１にキャップ２２を接着剤で接着しかつ接着剤をベークしてケース２１にキャップ２２を固定する（Ｓ１０８）。この場合、ケース２１及びキャップ２２のガイド部２１ｂ，２２ｂに接着剤となる熱硬化性樹脂３６を充填し、この熱硬化性樹脂３６を硬化させることによってケース２１とキャップ２２の固定がなされる。
また、特に詳細には説明しないが、光ファイバ３は所定箇所に他の接合材を用いて固定するようにしてもよい。
【００８７】
このような製法によって製造された光電子装置は、光路中に気泡が位置することもなく、気泡に起因する半導体レーザチップ７と光ファイバ３の光結合効率の低下が起きなくなるとともに、受光素子１９による安定したレーザ光強度モニターが達成できる。
【００８８】
また、気泡に起因する光ファイバ３の固定強度や固定の信頼性の低下を引き起こすことがないとともに、気泡に起因する耐湿性の低下、気泡にトラップされた水分の結氷化等の不具合の発生を防止することができる。すなわち、光ファイバ３に沿って外部から水分が浸入して来ても、第一次固定部３４及び第二次固定部３５では水分の浸入は阻止されるとともに、シリコーンゲル内の気泡のような水分をトラップする核が存在しないため水分のトラップも発生しなくなり、耐湿性の向上が図れるとともに、低温使用時の水分の結氷化のおそれもなくなる。
【００８９】
図７は本実施形態１の光電子装置を使用した光通信システムを示す模式図である。光通信システムは、基本的には送信機５０と受信機５１を光ファイバ３（光ファイバケーブル２５）で接続した構成になり、両者の距離に応じて１乃至複数の中継器５２を光ファイバ３の途中に配置した構成になっている。図では送信機５０及び受信機５１ともに、発信装置を構成する光電子装置２０のみが光ファイバ３に接続された模式図としてあるが、当然にして受信装置も光ファイバ３に接続されるものである。
【００９０】
本実施形態の光通信システムは、半導体レーザチップと光ファイバとの光結合効率が高く、かつ受光素子による安定したレーザ光強度モニターが行える光電子装置２０を組み込んであることから、安定した信頼性の高い光通信が可能になる。
【００９１】
本実施形態１によれば以下の効果を有する。
（１）半導体レーザチップ７と受光素子１９との間の支持基板１の主面部分には窪み３７が設けられて開かれた領域となるとともに、この窪み３７の半導体レーザチップ寄りの縁３７ａが半導体レーザチップ７の端面（出射面４３：後方出射面）よりも半導体レーザチップ側にあることによって、開かれた領域に近接した半導体レーザチップ７の固定部分で発生したシリコーンゲル６中の気泡はより効果的に脱泡されることになり、半導体レーザチップ７と受光素子１９の光の授受に支障を来さなくなる。従って、受光素子１９のモニター電流Ｉｓの変動が起き難くなり、安定したレーザ光強度モニターが達成できる。
【００９２】
（２）半導体レーザチップ７と光ファイバ３の先端との間の支持基板１の主面部分にも窪み３８が設けられて開かれた領域になるとともに、この窪み３８の半導体レーザチップ寄りの縁３８ａが半導体レーザチップ７の端面（出射面４３：前方出射面）よりも半導体レーザチップ側にあることによって、開かれた領域に近接した半導体レーザチップ７の固定部分で発生したシリコーンゲル６中の気泡はより効果的に脱泡されることになり、光ファイバと半導体レーザチップの光の授受に支障を来さなくなる。また、光ファイバ３の先端側も前記窪み３８によって開かれた領域となるため、光ファイバ３の先端の光路中に気泡（ボイド）が位置することもなくなる。従って、半導体レーザチップの前記出射面から出射されるレーザ光が効率的に光ファイバに取り込めるようになり、安定した光通信が可能になる。
【００９３】
（３）光結合調整された光ファイバ３はシリコンプラットフォーム１の溝２部分に紫外線硬化接着剤によって第一次固定された後、熱硬化性樹脂で第二次固定部されることから光結合効率が高くかつ光結合の信頼性が高くなる。
【００９４】
（４）本実施形態の光電子装置を組み込んだ光通信システムは、半導体レーザチップと光ファイバとの光結合効率が高く、かつ受光素子による安定したレーザ光強度モニターが行える光電子装置を組み込んであることから、安定した信頼性の高い光通信が可能になる。
【００９５】
以上本発明者によってなされた発明を実施形態に基づき具体的に説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能であることはいうまでもない。例えば、前記窪み３７，３８に代えて溝であっても前記実施形態同様な効果が得られる。
【００９６】
【発明の効果】
本願において開示される発明のうち代表的なものによって得られる効果を簡単に説明すれば、下記のとおりである。
（１）半導体レーザチップから受光素子に至る光の透過（通過）を阻害しない安定した光出力のモニターが行える光電子装置を提供することができる。
（２）半導体レーザチップから光ファイバに至る光の透過（通過）を阻害しない安定した光出力を出力できる光電子装置を提供することができる。
（３）光通信システムにおいて、組み込んだ光電子装置は、半導体レーザチップと光ファイバとの光結合効率が高く、かつ受光素子による安定したレーザ光強度モニターが行えることから、安定した信頼性の高い光通信が可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態（実施形態１）である光電子装置におけるシリコンプラットフォーム部分を示す拡大断面図である。
【図２】本実施形態１の光電子装置の外観を示す斜視図である。
【図３】本実施形態１の光電子装置の光ファイバ延在方向に沿う拡大断面図である。
【図４】本実施形態１の光電子装置のキャップを外した状態の拡大平面図である。
【図５】本実施形態１の光電子装置におけるシリコンプラットフォーム部分を示す拡大平面図である。
【図６】本実施形態１の光電子装置におけるＩｓトラッキング特性を示すグラフである。
【図７】本実施形態１の光電子装置を使用した光通信システムを示す模式図である。
【図８】本出願人によって検討した光ファイバの固定において、光ファイバと溝とによって閉じられた空間に気泡が発生した状態を示す模式的拡大断面図である。
【図９】本出願人による実験のデータであり、シリコーンゲル硬化の初期に発生した気泡の分布を示す模式図である。
【図１０】本出願人による実験のデータであり、温度サイクル等環境試験によってシリコーンゲル内に発生した気泡の分布を示す模式図である。
【図１１】本出願人によって確認された現象を示す図であり、光ファイバ下の溝内のシリコーンゲル内に発生した気泡を示す模式的断面図である。
【図１２】本出願人によって確認された現象を示す図であり、光ファイバ下の溝内及び光ファイバ先端と半導体レーザチップ間のシリコーンゲル内に発生した気泡を示す模式的断面図である。
【図１３】本出願人によって確認された現象を示す図であり、光ファイバ先端と半導体レーザチップ間のシリコーンゲル内に発生した気泡を示す模式的平面図である。
【図１４】本出願人によって開発した光電子装置におけるＩｓトラッキング特性を示すグラフである。
【図１５】本出願人によって開発した光電子装置におけるシリコンプラットフォーム部分を示す拡大断面図である。
【図１６】本実施形態１の光電子装置のレーザチップ，窪み，受光素子の位置関係を示す平面拡大図である。
【図１７】本実施形態１の光電子装置のレーザチップ後方出射端の拡大断面図である。
【図１８】本実施形態１の光電子装置の製造方法を示すフローチャートである。
【符号の説明】
１…支持基板（シリコンプラットフォーム）、２…溝、３…光ファイバ、３ａ…コア、３ｂ…クラッド、４…紫外線硬化接着剤、５…熱硬化性樹脂、６…シリコーンゲル、７…半導体レーザチップ、９…囲まれた領域、１０…気泡、１１…レーザ光、１５…容器、１６…金属フレーム、１７…キャピラリ、１９…受光素子、２０…光電子装置（半導体光モジュール）、２１…ケース、２１ａ，２２ａ…本体部、２１ｂ，２２ｂ…ガイド部、２２…キャップ、２３…パッケージ（封止体）、２５…光ファイバケーブル、２６…紫外線硬化接着剤、２７…リード、２９…接合材、３０…ベース板、３１…メタライズ層、３２…ワイヤ、３３…排出溝、３４…第一次固定部、３５…第二次固定部、３６…熱硬化性樹脂（接着剤）、３７…窪み、３７ａ，３８ａ…縁、３８…窪み、４１，４２…接着層、４３…出射面、４４…受光面、４５，４６…下部電極、５０…送信機、５１…受信機、５２…中継器。
【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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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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