(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
電気配線を備えた光フェルールと結合可能なデバイスアレイと、１列に配置した光ファイバ挿入孔を有し、結合面に電気配線を備えた光フェルールが前記バンプを介して結合した光モジュールであって、
前記デバイスアレイは、その結合面に複数の光素子が一列に配置され、光素子列を挟む第１の側と、反対側の第２の側のそれぞれに前記電気配線と接続される複数のバンプを備え、
前記第２の側の前記バンプの数が前記第１の側の前記バンプの数より少なく、前記第２の側の前記バンプの底面積が前記第１の側の前記バンプの底面積よりも大きく形成されており、
前記電気配線が、光ファイバ挿入孔列を横断する長尺配線と、該長尺配線に平行で前記光ファイバ挿入孔列に近接する短尺配線とからなり、
前記第１の側の前記バンプが前記長尺配線および前記短尺配線と接続され、
前記第２の側の前記バンプが前記長尺配線のみと接続されたことを特徴とする光モジュール。
【請求項２】
前記第１の側の前記バンプの底面積の和と、前記第２の側の前記バンプの底面積の和が略等しいことを特徴とする請求項１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、複数の光素子が一列に配置され、この光素子の接続端子となるバンプが、光フェルールの電気配線に超音波フリップチップ実装により接続されるデバイスアレイおよび光モジュールに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年の電子デバイスの飛躍的な動作速度の向上に対し、それを実装するプリント基板上の動作速度は電子デバイスの内部動作より低く抑えられている。これは、電気配線の伝送損失や雑音、電磁障害の増大等に起因する。そこで、光ファイバと面発光レーザ等の光素子を直接光結合させた光電変換部品（光モジュール）が提案されている（例えば特許文献１参照）。
【０００３】
この種の光モジュールは、図３に示すデバイスアレイ１と、光フェルール３とを備えてなる。デバイスアレイ１は、結合面５が光フェルール３の結合面７に結合される。デバイスアレイ１の結合面５の中央部近傍には複数の光素子９が一列に配置され、光素子９は光素子列と平行に配設された複数のバンプ１１を接続端子としている。複数のバンプ１１は光素子９のアノード及びカソードにそれぞれ接続した配線パターン１０上に形成されている。光フェルール３の結合面７には光ファイバ１３を位置決め保持する複数のファイバ挿入孔１５が光素子９に応じて一列に配置される。また、結合面７にはバンプ１１に接続される複数の電気配線（金属メッキ部）１７がファイバ挿入孔１５の列方向と平行に並べられ、結合面７に隣接する直交面１９に連続して形成されている。光フェルール３は、ポリエステル樹脂、ＰＰＳ樹脂およびエポキシ樹脂のいずれかを含む材料で形成される。
【０００４】
結合面５と結合面７とをアライメントすることで、ファイバ挿入孔１５に光素子９の能動領域９ａを位置合わせするとともに、電気配線１７にバンプ１１を位置合わせし、バンプ１１を溶融することで電気配線１７に固定し、光フェルール３を介して光ファイバ１３に対しデバイスアレイ１を直接光結合した光モジュールを得ることができた。
【特許文献１】特開２００６−５９８６７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、電気配線１７の設けられた光フェルール３に、光素子９を収容したデバイスアレイ１を結合する際には、光フェルール３が樹脂製で熱に弱いため、２７０℃程度に加熱される一般的な半田リフロー処理は行えず、結合面５，７同士を加圧しながら超音波振動を印加する超音波フリップチップ実装にて結合が行われている。
しかしながら、圧接部となるバンプ１１は、図４に示すように、光素子列を挟んで片側（図４の下側）に配列され、光素子列を境に上下非対称であるため、結合方向に圧力Ｆが加えられると、バンプ１１の設けられない反対側の耐押圧力が小さく、デバイスアレイ１の片側（上側）のみが結合面７に接近する方向へ傾き、ずれの生じる問題があった。
本発明は上記状況に鑑みてなされたもので、バンプを押圧して超音波フリップチップ実装する場合であっても、結合面に傾斜やずれが生じないデバイスアレイおよび光モジュールを提供し、もって、光フェルールとの高精度実装を可能にすることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明に係る上記目的は、下記構成により達成される。
（１）  電気配線を備えた光フェルールと結合可能なデバイスアレイであって、
結合面に、複数の光素子が一列に配置され、
光素子列を挟む第１の側と、反対側の第２の側のそれぞれに前記電気配線と接続される複数のバンプを備えたことを特徴とするデバイスアレイ。
【０００７】
このデバイスアレイによれば、光フェルールの電気配線に、バンプを押圧して超音波フリップチップ実装されると、光素子列を挟む第１の側とその反対の第２の側とで、略均等に圧力が加わり、片側に圧力が集中することによる結合面の傾斜やずれが生じない。
【０００８】
（２）  前記第２の側の前記バンプの数は前記第１の側の前記バンプの数より少なく、
前記第２の側の前記バンプの底面積は前記第１の側の前記バンプの底面積よりも大きいことを特徴とする（１）記載のデバイスアレイ。
【０００９】
このデバイスアレイによれば、光フェルールの配線パターン形状に依存して第２の側のバンプ数が少ない場合であっても、第２の側に設けられるバンプの底面積が大きくなることにより耐押圧力が大きくなり、バンプ数が少ないことによる耐押圧力の不足が補完される。
【００１０】
（３）  前記第１の側の前記バンプの底面積の和と、前記第２の側の前記バンプの底面積の和が略等しいことを特徴とする（１）又は（２）記載のデバイスアレイ。
【００１１】
このデバイスアレイによれば、第１の側と第２の側で、バンプ数に関わりなく、バンプ底面積の和が等しくなることで、第１の側と第２の側とに加わる耐押圧力が略均衡し、片側に圧力が集中することによる結合面の傾斜やずれが生じない。
【００１２】
（４）  （１）〜（３）のいずれか１つのデバイスアレイと、１列に配置した光ファイバ挿入孔を有し、結合面に電気配線を備えた光フェルールと、を前記バンプを介して結合した光モジュールであって、
前記電気配線が、光ファイバ挿入孔列を横断する長尺配線と、該長尺配線に平行で光ファイバ挿入孔列に近接する短尺配線とからなり、
前記第１の側の前記バンプが、前記長尺配線および前記短尺配線と接続され、
前記第２の側の前記バンプが、前記長尺配線のみと接続されたことを特徴とする光モジュール。
【００１３】
この光モジュールによれば、デバイスアレイを光フェルールに超音波フリップチップ実装する際、光ファイバ挿入孔列を横断して延出した長尺配線の先端に第２の側のバンプが押圧され、従来構造のように、第１の側のバンプのみが押圧される場合に比べ、光ファイバ挿入孔列を挟む第１の側と第２の側とで押圧力が略均衡する。
【発明の効果】
【００１４】
本発明に係るデバイスアレイによれば、電気配線を備えた光フェルールと結合可能なデバイスアレイであって、光素子列を挟む第１の側と、反対側の第２の側のそれぞれに電気配線と接続される複数のバンプを備えたので、光フェルールの電気配線に、バンプを押圧して超音波フリップチップ実装する場合であっても、光素子列を挟む第１の側とその反対の第２の側とで、略均等に圧力が加わることとなり、片側に圧力が集中することによる結合面の傾斜やずれを防止し、光フェルールと高精度に結合することができる。
【００１５】
本発明に係る光モジュールによれば、請求項１〜請求項３のいずれか１項記載のデバイスアレイと、光フェルールとを結合した光モジュールであって、光フェルールの電気配線を、光ファイバ挿入孔列を横断する長尺配線と、光ファイバ挿入孔列に近接する短尺配線とで形成し、第１の側のバンプを、長尺配線および短尺配線と接続し、第２の側のバンプを、長尺配線のみと接続したので、光ファイバ挿入孔列を横断して延出した長尺配線の先端に第２の側のバンプが押圧され、従来構造のように、第１の側のバンプのみが押圧される場合に比べ、光ファイバ挿入孔列を挟む第１の側と第２の側とで押圧力が略均衡し、デバイスアレイが傾斜やずれのない高い位置精度で光フェルールに超音波フリップチップ実装できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、本発明に係るデバイスアレイおよび光モジュールの好適な実施の形態を図面を参照して説明する。
図１は本発明に係るデバイスアレイを（ａ）、デバイスアレイに結合される光フェルールを（ｂ）に示した斜視図、図２は図１に示したデバイスアレイと光フェルールとを結合してなる光モジュールの断面図である。
本実施の形態に係るデバイスアレイ２１は、電気配線２３を備えた光フェルール２５と結合され、光モジュール２７（図２参照）を構成する。
【００１７】
デバイスアレイ２１は、結合面２９に複数（本実施の形態では４つ）の光電変換素子（光素子）３１を一列に配置したアレイ状に形成される。光電変換素子３１は、光源部として用いる場合は面発光レーザ（ＶＣＳＥＬ）、受光部として用いる場合はフオトディテクタ（ＰＤ）が代表的である。配列ピッチは例えば２５０μｍとすることができるが、これより大きくても小さくても良い。
【００１８】
デバイスアレイ２１の結合面２９には光電変換素子３１に電源供給や信号を伝送するための電極となる複数のバンプ３３が設けられている。バンプ３３は、光電変換素子３１を挟む第１の側（図１の下側）３５と、反対側の第２の側（図１の上側）３７のそれぞれに光素子列と平行に複数配設される。第１の側３５のバンプ３３Ａは光電変換素子３１の電極であるアノード及びカソードにそれぞれ接続した配線パターン３０上に形成されている。第２の側３７のパンプ３３Ｂは光電変換素子３１のいずれの電極とも接続しないフローティング状態にある。
【００１９】
デバイスアレイ２１の結合面２９において、上側３７のバンプ３３Ｂの数ｎＢ（本実施の形態では５つ）は下側３５のバンプ３３Ａの数ｎＡ（本実施の形態では９つ）より少なく（ｎＢ＜ｎＡ）、上側３７のバンプ３３Ｂの底面積ＳＢは下側３５のバンプ３３Ａの底面積ＳＡよりも大きく（ＳＢ＞ＳＡ）形成されている。
【００２０】
これにより、光モジュール２７の配線パターン形状に依存して上側３７のバンプ３３Ｂの数ｎＢが少ない場合であっても、上側３７に設けられるバンプ３３Ｂの底面積ＳＢが大きくなることにより耐押圧力が大きくなり、バンプ数が少ないことによる耐押圧力の不足が補完されている。
【００２１】
また、下側３５のバンプ３３Ａの底面積ＳＡの和と、上側３７のバンプ３３Ｂの底面積ＳＢの和は略等しくなるように各バンプ３３の底面積が設定されている。上側３７と下側３５で、バンプ数に関わりなく、バンプ底面積の和が等しくなることで、超音波フリップチップ実装時において、下側３５と上側３７とに加わる耐押圧力が略均衡し、片側に圧力が集中することによる結合面２９の上下方向の傾斜やずれが生じないようになっている。
【００２２】
さらに、下側３５のバンプ３３Ａおよび上側３７のバンプ３３Ｂは、結合面２９の中心部を境に左右にも対称となっている。これにより、超音波フリップチップ実装時において、左右に加わる耐押圧力が略均衡し、片側に圧力が集中することによる結合面２９の左右方向の傾斜やずれも生じないようになっている。
【００２３】
光フェルール２５には、光ファイバ３９を挿通して先端部３９ａを突出させるための光ファイバ挿入孔４１が１列に設けられている。光ファイバ３９は例えば２５０μｍのピッチで配置されるように保持されており、その保持部分は、光ファイバ挿入孔４１内に充填される例えば熱硬化性の接着剤で光ファイバ３９を固着する。光ファイバ３９の先端部３９ａはファイバ端面がちょうど光電変換素子３１の受発光部３１ａの近傍に一致するように、予め突出長さが設定される。
【００２４】
光ファイバ３９は、複数本（本実施の形態では４本）並列され、テープ被覆４３により被覆されてテープ心線４５を形成している。なお、光ファイバ３９としてはマルチモードの光ファイバを用いるのが望ましい。例えば、コア径はφ５０μｍ、クラッド径φ８０μｍ、被覆外径φ１２５μｍのものを使用することができる。マルチモードの光ファイバを用いることにより、軸線方向あるいは調心方向に多少のずれを許容して取り付けることができる。
【００２５】
デバイスアレイ２１の結合面２９が対面する光フェルール２５の結合面４７には、上記バンプ３３が接続される電気配線２３が設けられている。電気配線２３は、結合面４７に隣接する直交面（下面）４９に連続して形成される。後述するように、これにより光電変換素子３１に対して容易に電気を供給したり光電変換素子３１から信号を取り出したりすることができるようになっている。
【００２６】
電気配線２３は、光ファイバ挿入孔４１を横断する長尺配線２３Ｌと、この長尺配線２３Ｌに平行で光ファイバ挿入孔４１に近接する短尺配線２３Ｓとからなる。つまり、長尺配線２３Ｌと短尺配線２３Ｓとは、光ファイバ挿入孔４１の並びに沿って交互に配置されている。長尺配線２３Ｌには下側３５のバンプ３３Ａと上側３７のバンプ３３Ｂが接続され、短尺配線２３Ｓには下側３５のバンプ３３Ａのみが接続される。換言すれば、下側３５のバンプ３３Ａは長尺配線２３Ｌおよび短尺配線２３Ｓに接続され、上側３７のバンプ３３Ｂは長尺配線２３Ｌのみと接続される。
【００２７】
上記したデバイスアレイ２１と光フェルール２５を結合することで光モジュール２７が構成される。デバイスアレイ２１は、光フェルール２５の電気配線２３に、バンプ３３を押圧して超音波フリップチップ実装されると、光電変換素子３１を挟む下側３５とその反対の上側３７で、略均等に圧力が加わり、片側に圧力が集中することによる結合面２９の傾斜やずれが生じないようになされる。デバイスアレイ２１を光フェルール２５に超音波フリップチップ実装して光モジュール２７を得る際、光ファイバ挿入孔４１を横断して延出した長尺配線２３Ｌの先端に上側３７のバンプ３３Ｂが押圧され、従来構造のように、下側３５のバンプ３３Ａのみが押圧される場合に比べ、光ファイバ挿入孔４１を挟む下側３５と上側３７とで押圧力が略均衡することとなる。
【００２８】
デバイスアレイ２１と光フェルール２５とを結合すると、光電変換素子３１の電極であるバンプ３３Ａに導通した電気配線２３Ｌ，２３Ｓは光フェルール２５の下面４９に露出配置されることになる。光モジュール２７は、光フェルール２５を、電気配線２３が接触するように下面４９を基板等に実装することにより、電気配線２３（２３Ｌ，２３Ｓ）を介して光電変換素子３１に対して容易に電気を供給したり光電変換素子３１から信号を取り出したりすることができるようになっている。
【００２９】
したがって、上記のデバイスアレイ２１によれば、電気配線２３を備えた光フェルール２５と結合可能であって、光素子列を挟む下側３５と、上側３７のそれぞれに電気配線２３と接続される複数のバンプ３３を備えたので、光フェルール２５の電気配線２３に、バンプ３３を押圧して超音波フリップチップ実装する場合であっても、光素子列を挟む下側３５と上側３７とで、略均等に圧力が加わることとなり、片側に圧力が集中することによる結合面２９の傾斜やずれを防止し、光フェルール２５と高精度に結合することができる。
【００３０】
また、上記の光モジュール２７によれば、光モジュール２７の電気配線２３を、光ファイバ挿入孔４１を横断する長尺配線２３Ｌと、光ファイバ挿入孔４１に近接する短尺配線２３Ｓとで形成し、下側３５のバンプ３３Ａを、長尺配線２３Ｌおよび短尺配線２３Ｓと接続し、上側３７のバンプ３３Ｂを、長尺配線２３Ｌのみと接続したので、光ファイバ挿入孔４１を横断して延出した長尺配線２３Ｌの先端に上側３７のバンプ３３Ｂが押圧され、従来構造のように、下側３５のバンプ３３Ａのみが押圧される場合に比べ、光ファイバ挿入孔４１を挟む下側３５と上側３７とで押圧力が略均衡し、デバイスアレイ２１が傾斜やずれのない高い位置精度で光モジュール２７に超音波フリップチップ実装することができる。
【００３１】
なお、本発明に係るデバイスアレイおよび光モジュールは、上記した実施の形態に限定されるものでなく、適宜な変形、改良等が可能である。
例えば、実施の形態においては、４本の光ファイバ３９を４個の光電変換素子３１に接続する場合を例示したが、光ファイバ３９の本数あるいは光電変換素子３１の数はこれに限定されるものではない。また、実施の形態においては、テーテ心線４５を接続する場合について説明したが、光導波路の形態はこれに限定されるものではない。また、実施の形態においては、上側３７のバンプ３３Ｂは光電変換素子３１のいずれの電極とも接続せず、単に超音波フリップチップ実装時の耐押圧力が片側に集中しないようにした、所謂ダミーダンプとして設定されているが、例えば、光電変換素子３１の一方の電極と接続することによって、下側３５のバンプ３３Ａと並列接続されていてもよい。これにより、上側３７または下側３５の一方のバンプ３３を形成した配線パターン３０が万一に断線しても、光モジュール２７は不作動状態になることがない。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】本発明に係るデバイスアレイを（ａ）、デバイスアレイに結合される光フェルールを（ｂ）に示した斜視図である。
【図２】図１に示したデバイスアレイと光フェルールとを結合してなる光モジュールの断面図である。
【図３】従来のデバイスアレイを（ａ）、デバイスアレイに結合される光フェルールを（ｂ）に示した斜視図である。
【図４】図３に示したデバイスアレイと光フェルールとを結合してなる従来の光モジュールの断面図である。
【符号の説明】
【００３３】
２１  デバイスアレイ
２３  電気配線
２３Ｌ  長尺配線
２３Ｓ  短尺配線
２５  光フェルール
２７  光モジュール
２９，４７  結合面
３１  光電変換素子（光素子）
３３  バンプ
３５  下側（第１の側）
３７  上側（第２の側）
４１  光ファイバ挿入孔
ＳＢ  第２の側のバンプの底面積
ＳＡ  第１の側のバンプの底面積
【図１】
0005012437.tif 000002
【図２】
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【図３】
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【図４】
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