(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
光伝送媒体の端面に、光素子の中心が前記光伝送媒体の中心と一致し、前記光素子の裏面電極が外側に露出するように前記光素子が接着剤で固定された光素子付き光伝送媒体と、前記光素子が前記裏面電極を通じて電気的に接続されている光素子駆動用のドライバ集積回路装置が搭載された配線基板とを備え、
前記ドライバ集積回路装置は、リジッド基板上に配置されたフレキシブル基板上に搭載されており、前記光素子付き光伝送媒体の光素子は、前記裏面電極が、前記フレキシブル基板の折り曲げられた面上の電極に接続されており、前記光素子の裏面が前記リジッド基板の電気配線面に対して垂直となるように前記ドライバ集積回路装置に電気的に接続されており、
前記フレキシブル基板はＢＧＡにより前記リジッド基板に取り付けられていることを特徴とする光モジュール。
【請求項２】
前記光伝送媒体の端部がフェルールに挿入されており、前記光伝送媒体および前記光伝送媒体の外周部のフェルールの端面に付着した接着剤に前記光素子が固定されていることを特徴とする請求項１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、光モジュールに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、光通信システム用部品の経済化が重要となっており、特に長波長帯レーザモジュールの低コスト化が求められている。
【０００３】
本発明者らは、光モジュール等の各種の用途への応用が期待できる光素子付き光伝送媒体を提案している（特許文献１参照）。この光素子付き光伝送媒体は、光ファイバ等の光伝送媒体の端面に接着剤を付着させ、これに光素子を付着させることにより、セルフアライメント効果、すなわち光素子の自重と接着剤の表面張力によって、光素子が自ら移動して光伝送媒体の中心位置と一致し、これにより高精度な光軸の位置合わせを容易に実現したものである。
【特許文献１】特開２００７−１７８０８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、この光素子付き光伝送媒体を用いた光モジュールの具体的な構成は未だ提案されておらず、この光素子付き光伝送媒体を適切に用いて、容易かつ安価に製造することが可能な信頼性の高い光モジュールの実現が望まれていた。
【０００５】
本発明は、以上の通りの事情に鑑みてなされたものであり、光接続および電気接続が容易であり、安価に製造することが可能な、信頼性の高い光モジュールを提供することを課題としている。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、上記の課題を解決するために、以下のことを特徴としている。
【０００７】
第１に、本発明の光モジュールは、光伝送媒体の端面に、光素子の中心が前記光伝送媒体の中心と一致し、前記光素子の裏面電極が外側に露出するように前記光素子が接着剤で固定された光素子付き光伝送媒体と、前記光素子が前記裏面電極を通じて電気的に接続されている光素子駆動用のドライバ集積回路装置が搭載された配線基板とを備え、前記ドライバ集積回路装置は、リジッド基板上に配置されたフレキシブル基板上に搭載されており、前記光素子付き光伝送媒体の光素子は、前記裏面電極が、前記フレキシブル基板の折り曲げられた面上の電極に接続されており、前記光素子の裏面が前記リジッド基板の電気配線面に対して垂直となるように前記ドライバ集積回路装置に電気的に接続されており、前記フレキシブル基板はＢＧＡにより前記リジッド基板に取り付けられていることを特徴とする。
【０００８】
第２に、上記第１の光モジュールにおいて、前記光伝送媒体の端部がフェルールに挿入されており、前記光伝送媒体および前記光伝送媒体の外周部のフェルールの端面に付着した接着剤に前記光素子が固定されていることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、高い位置合わせ精度を要する光接続は、光素子の自重と接着剤の表面張力により光素子の中心を光伝送媒体の中心と一致させることで容易に行うことができ、この光接続を完了している光素子付き光伝送媒体を、光素子の裏面電極を通じて、配線基板に搭載されたドライバ集積回路装置に電気的に接続するようにしたので、光素子付き光伝送媒体をドライバ集積回路装置に容易に電気接続することができる。したがって、光接続および電気接続の信頼性が高く、かつ廉価な光モジュールが提供される。
また、本発明によれば、高い位置合わせ精度を要する光接続は、光素子の自重と接着剤の表面張力により光素子の中心を光伝送媒体の中心と一致させることで容易に行うことができ、この光接続を完了している光素子付き光伝送媒体を、光素子の裏面電極を通じて、リジッド基板上に配置された、ドライバ集積回路装置を搭載したフレキシブル基板に接続するようにしたので、光素子付き光伝送媒体をドライバ集積回路装置に容易に電気接続することができる。したがって、光接続および電気接続の信頼性が高く、かつ廉価な光モジュールが提供される。
また、本発明によれば、光素子付き光伝送媒体の光配線とリジッド基板の電気配線
面とが同一面上となるように光素子付き光伝送媒体を接続することができる。
さらに、本発明によれば、光伝送媒体の端部をフェルールに挿入することで、光素子の自重と接着剤の表面張力により光素子の中心を光伝送媒体の中心と精度良く一致させることができ、光モジュールの信頼性を高めることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
本発明において、「光伝送媒体」には、ガラス製または樹脂製の光ファイバ、光導波路、光導波管などが含まれる。以下の実施形態では光ファイバを用いた例を説明するが、本発明において適用される光伝送媒体はこれに限定されるものではなく、光伝送路を構成する各種のものを適用することができる。光伝送媒体は、複数を配列したものであってもよい。
【００１１】
本発明で用いられる光素子には、裏面にバンプなどの形態で電極が設けられた各種の受発光素子が含まれる。その具体例としては、発光面の裏面にアノードおよびカソードの両電極が設けられている垂直共振器表面発光レーザ（Vertical cavity surface-emitting Laser：ＶＣＳＥＬ）、発光ダイオード等の面発光素子、受光面の裏面にアノードおよびカソードの両電極が設けられているフォトダイオード等の面受光素子などが挙げられる。また、複数の光素子をアレイ状に配列したものを用いてもよい。
【００１２】
本発明で用いられる光素子付き光伝送媒体としては、たとえば特開２００７−１７８０８号公報に記載された各種のものを用いることができる。本発明で用いられる光素子付き光伝送媒体は、光ファイバ等の光伝送媒体の端面に接着剤を付着させ、これに光素子を付着させることにより、セルフアライメント効果、すなわち光素子の自重と接着剤の表面張力によって、光素子が自ら移動して光伝送媒体の中心位置と一致し、これにより光軸の位置合わせがされたものである。
【００１３】
本発明では、上記のような作用により得られるものであれば、特に制限なく各種のものを用いることができ、接着剤としては、たとえば、光素子の位置合わせ時において、ニュートン流体またはそれに近い流体となり、適宜の粘度を有するものを用いることでセルフアライメント効果が働きやすくなる。たとえば、親水性接着剤、疎水性接着剤、熱硬化性接着剤、光硬化性接着剤、ホットメルト接着剤などを用いることができる。
【００１４】
光伝送媒体の端面に略半球状に接着剤を付着させる態様としては、特に制限はないが、たとえば光伝送媒体のコアとクラッドおよび接着剤に適宜の親水性または疎水性を与えて、光伝送媒体のコアにのみ接着剤を付着させる態様、光伝送媒体の端面全体、あるいは光伝送媒体の端部の外周に設けたフェルールと光伝送媒体との端面全体に接着剤を付着させる態様などが挙げられる。
【００１５】
光伝送媒体の端面に略半球状に接着剤を付着させ、これに光素子を付着、固定する方法としては、特に制限はないが、たとえば、ディップコートにより接着剤を付着させる方法；インクジェットによる吹付けで接着剤を付着させる方法；接着剤をはじく特性の表面に形成された光伝送媒体の端面と略同一形状の開口部を持つ型枠を用いて、当該開口部に光伝送媒体の端面を位置させて、この型枠上にスピンコートやロールコート、刷け塗り、マスク印刷等により接着剤を塗布し、型枠表面の接着剤をはじく力で開口部から光伝送媒体の端面に接着剤を集め、その後型枠を外す方法；ホットメルトタイプの接着剤を光伝送媒体の端面に塗布して光伝送媒体と光素子とを仮固定した後、加熱により粘度を低下させ、表面張力によるセルフアライメント効果を作用させて位置合わせする方法；接着剤として光硬化性樹脂を用いて、光伝送媒体からの露光、または光伝送媒体および光素子の両方からの露光により、光硬化性樹脂の接着剤に導光路コアを自己形成させ、次いで、接着剤全体にクラッド形成用の光を照射して硬化させて導光路コアの周りのクラッドとなる部分を形成する方法；ある波長の光で硬化する高屈折率の光硬化性樹脂と低屈折率の熱硬化性樹脂とを混合した樹脂を接着剤として用い、この混合樹脂の接着剤に対して、まず、ある波長のコア形成用の光を光伝送媒体と光素子のいずれか一方または両方から照射することで、混合樹脂中の高屈折率樹脂を硬化させて導光路コアを露光形成し、次いで接着剤全体を加熱することで、混合樹脂中の低屈折率樹脂を硬化させて導光路クラッドを形成する方法などが挙げられる。
【００１６】
光伝送媒体には、一芯のものを用いる他、多芯のものを用いてもよく、この場合、多芯ファイバに対応させた多チャンネルの光素子を用い、各コアと各受発光点を上記の方法で一致させることにより光素子付き光伝送媒体を作製することができる。また、一本ずつ作製した光素子付き伝送媒体を、一次元や二次元など任意の配列に並べて固定したものを用いてもよい。
【００１７】
光伝送媒体には多芯のポリマ導波路を用いてもよい。ポリマ導波路は同時に複数の導波路を形成できるので、多芯の場合には好適である。
【００１８】
また、光素子付き光伝送媒体として、ジルコニアセラミックス、プラスチック、ガラスなどを材料としたフェルール、あるいはＭＴ（多心一括接続形：Mechanically Transferable）コネクタ用フェルールを設けたものを用いてもよい。図１に、ジルコニアセラミックス製のフェルールを取り付けた光伝送媒体を用いた例を示す。この光素子付き光伝送媒体２は、光伝送媒体である光ファイバ３の端部の外周に直径２．５ｍｍのフェルール４が取り付けられており、フェルール４の端面の周縁部には、フェルール４の端面直径が２ｍｍとなるようにテーパ面が形成されている。光ファイバ３およびフェルール４の端面５の全体には硬化した接着剤８が配置されており、端面５から約３００μｍ離間した接着剤８の下端部には、セルフアライメント効果により光ファイバ７に光軸が位置合わせされた光素子６が、受発光面を光ファイバ３側に向けて固定されている。光素子６の裏面には、パッド間距離約３００μｍで裏面電極７が設けられている。
【００１９】
以下、図面を参照しながら本発明の実施形態について説明する。図２は、参考例における光モジュールの概略構成を示した図であり、図２（ａ）は光素子付き光伝送媒体の接続前の状態を示し、図２（ｂ）は光素子付き光伝送媒体を接続し光モジュールを完成した状態を示す。本参考例の光モジュール１は、光素子付き光伝送媒体２と、光素子駆動用のドライバ集積回路装置２０を収納したパッケージ１０が搭載された配線基板３０とを備えている。
【００２０】
光素子付き光伝送媒体２は、外周にフェルール４が取り付けられた光ファイバ３の端面に光素子６が接着剤８で固定されており、光素子６は、その中心が光ファイバ３の中心と一致し、光素子６の裏面電極７を構成するバンプが外側に露出するように配置されている。
【００２１】
配線基板３０には、セラミック製のＢＧＡ（Ball Grid Array）パッケージであるパッケージ１０が、パッケージ１０下面のボール端子と配線基板３０上のパッド電極とがはんだ接続されることにより電気的に接続されている。
【００２２】
なお、配線基板３０へのパッケージ１０の接続方法は、電気コネクタによる接続や、ソケットによる接続等であってもよい。
【００２３】
パッケージ１０内にはドライバ集積回路装置２０が収納されており、パッケージ１０の側面には、ドライバ集積回路装置２０に電気的に接続された電極１１が設けられている。
【００２４】
光モジュール１を作製する際には、予め作製されている光素子付き光伝送媒体２の光素子６の裏面電極７を、パッケージ１０の側面の電極１１にはんだ付け等の方法で接続する。はんだ付けには、たとえば、局所的な加熱が可能なレーザはんだ付けを適用することができる。
【００２５】
このように、高い位置合わせ精度を要する光接続は既に完了しているため、光素子付き光伝送媒体２の光素子６の裏面電極７をパッケージ１０の電極１１に接続することで、光素子付き光伝送媒体２をドライバ集積回路装置２０に容易に電気接続することができる。
【００２６】
また、光素子付き光伝送媒体２の光素子６の裏面電極７をパッケージ１０の側面の電極１１に接続するようにしたので、光素子付き光伝送媒体２の光配線と配線基板３０の電気配線面とが同一面上となるように光素子付き光伝送媒体２を接続することができる。
【００２７】
光素子付き光伝送媒体２をパッケージ１０に接続した後、図２（ｂ）に示すように、パッケージ１０と、光素子付き光伝送媒体２を封止材１２により一体に封止する。光素子６は接着剤８で封止されているので、封止材として一般に使用されている充填材を含有する樹脂封止材を用いることができる。また、ドライバ集積回路装置２０をハーメチックシールすることも可能であり、これにより光モジュール１の信頼性をさらに高めることができる。
【００２８】
図３は、本発明の一実施形態における光モジュールの概略構成を示した図である。本実施形態の光モジュール１は、光素子駆動用のドライバ集積回路装置２０がフレキシブル基板３２上に搭載されており、フレキシブル基板３２は、配線基板であるリジッド基板３１上に、フレキシブル基板３２下面のボール端子とリジッド基板３１上のパッド電極とがはんだ接続されることにより電気的に接続されている。
【００２９】
なお、リジッド基板３１へのフレキシブル基板３２の接続方法は、電気コネクタによる接続や、ワイヤボンディング、異方導電性フィルム、異方導電性接着剤、導電性接着剤、またはソケットによる接続等であってもよい。
【００３０】
光素子付き光伝送媒体２は、外周にフェルール４が取り付けられた光ファイバ３の端面に光素子６が接着剤８で固定されており、光素子６は、その中心が光ファイバ３の中心と一致し、光素子６の裏面電極７を構成するバンプが外側に露出するように配置されている。
【００３１】
光素子付き光伝送媒体２は、予め作製されている光素子付き光伝送媒体２の光素子６の裏面電極７を、フレキシブル基板３２の折り曲げられた裏面３４上の電極にはんだ付け等の方法で接続することにより、光素子６の裏面がリジッド基板３１の電気配線面に対して垂直となるようにドライバ集積回路装置２０に電気的に接続されている。フレキシブル基板３２としては、基板を貫通するスルーホールを通じて表面の電気配線が裏面３４上の電極と電気接続されたものが用いられる。
【００３２】
このように、高い位置合わせ精度を要する光接続は既に完了しているため、光素子付き光伝送媒体２の光素子６の裏面電極７をフレキシブル基板３２に接続することで、光素子付き光伝送媒体２をドライバ集積回路装置２０に容易に電気接続することができる。
【００３３】
また、光素子付き光伝送媒体２の光素子６の裏面電極７をフレキシブル基板３２の折り曲げられた裏面上の電極に接続するようにしたので、光素子付き光伝送媒体２の光配線とリジッド基板３１の電気配線面とが同一面上となるように光素子付き光伝送媒体２を接続することができる。
【００３４】
図４は、別の参考例における光モジュールの概略構成を示した図である。本実施形態の光モジュール１は、光素子駆動用のドライバ集積回路装置２０が、配線基板であるリジッドフレキシブル基板３３のフレキシブル基板３２上に搭載されており、リジッド基板３１上には、ドライバ集積回路装置２０との間で電気信号の送受信を行うＬＳＩ（大規模集積回路：Large Scale Integration）装置２１が搭載されている。
【００３５】
なお、リジッドフレキシブル基板３３は、ガラスエポキシなどの硬い材質からなるリジッド基板３１と、柔軟性をもつ屈曲可能な材料を使用したフレキシブル基板３２とをこれらが同一面を成すように繋げたものであり、一般に利用されているものを用いることができる。
【００３６】
光素子付き光伝送媒体２は、外周にフェルール４が取り付けられた光ファイバ３の端面に光素子６が接着剤８で固定されており、光素子６は、その中心が光ファイバ３の中心と一致し、光素子６の裏面電極７を構成するバンプが外側に露出するように配置されている。
【００３７】
光素子付き光伝送媒体２は、予め作製されている光素子付き光伝送媒体２の光素子６の裏面電極７を、フレキシブル基板３２の折り曲げられた面上の電極にはんだ付け等の方法で接続することにより、光素子６の裏面がリジッドフレキシブル基板３３の電気配線面に対して垂直となるようにドライバ集積回路装置２０に電気的に接続されている。図４（ａ）では、光素子６の裏面電極７をフレキシブル基板３２の上方に折り曲げられた裏面３４上の電極に接続した場合を示し、図４（ｂ）では、光素子６の裏面電極７をフレキシブル基板３２の下方に折り曲げられた表面３５上の電極に接続した場合を示している。図４（ａ）のように、光素子６の裏面電極７をフレキシブル基板３２の上方に折り曲げられた裏面３４上の電極に接続する場合、フレキシブル基板３２としては、基板を貫通するスルーホールを通じて表面の電気配線が裏面３４上の電極と電気接続されたものが用いられる。
【００３８】
このように、高い位置合わせ精度を要する光接続は既に完了しているため、光素子付き光伝送媒体２の光素子６の裏面電極７をフレキシブル基板３２に接続することで、光素子付き光伝送媒体２をドライバ集積回路装置２０に容易に電気接続することができる。
【００３９】
また、光素子付き光伝送媒体２の光素子６の裏面電極７をフレキシブル基板３２の折り曲げられた面上の電極に接続するようにしたので、光素子付き光伝送媒体２の光配線とリジッド基板３１の電気配線面とが同一面上となるように光素子付き光伝送媒体２を接続することができ、さらに、リジッドフレキシブル基板３３の端面に光素子付き光伝送媒体２を接続することができる。
【００４０】
以上ではリジッド基板およびフレキシブル基板を組み合わせたものについて説明したが、リジッド基板またはフレキシブル基板を単独で用いることも可能である。図５（ａ）は、また別の参考例における光モジュールの概略構成を示した図、図５（ｂ）は、さらに別の参考例における光モジュールの概略構成を示した図であり、図５（ａ）の光モジュール１は、ドライバ集積回路装置２０がフレキシブル基板３２上に搭載されており、光素子付き光伝送媒体２の光素子６は、その裏面電極７が、フレキシブル基板３２上の電極に接続されることでドライバ集積回路装置２０に電気的に接続されている。また、図５（ｂ）の光モジュール１は、ドライバ集積回路装置２０がリジッド基板３１上に搭載されており、光素子付き光伝送媒体２の光素子６は、その裏面電極７が、リジッド基板３１上の電極に接続されることでドライバ集積回路装置２０に電気的に接続されている。
【００４１】
このような構成とすることによっても、既に光接続を完了している光素子付き光伝送媒体２をドライバ集積回路装置２０に容易に電気接続することができ、光接続および電気接続の信頼性が高く、かつ廉価な光モジュールとすることができる。
【００４２】
また、図５（ａ）、（ｂ）に示すように、光素子付き光伝送媒体２を接続した後、ドライバ集積回路装置２０と、光素子付き光伝送媒体２を封止材１２により一体に封止する。光素子６は接着剤８で封止されているので、封止材１２として一般に使用されている充填材を含有する樹脂封止材を用いることができる。また、ドライバ集積回路装置２０をハーメチックシールすることも可能であり、これにより光モジュール１の信頼性をさらに高めることができる。
【００４３】
以上に、実施形態に基づき本発明を説明したが、本発明は上記の実施形態に何ら限定されることはなく、その要旨を逸脱しない範囲内において各種の変更が可能である。
【図面の簡単な説明】
【００４４】
【図１】フェルールを取り付けた光伝送媒体を示した図である。
【図２】本発明の参考例における光モジュールの概略構成を示した図である。
【図３】本発明の一実施形態における光モジュールの概略構成を示した図である。
【図４】別の参考例における光モジュールの概略構成を示した図である。
【図５】図５（ａ）は、さらに別の参考例における光モジュールの概略構成を示した図、図５（ｂ）は、さらにまた別の参考例における光モジュールの概略構成を示した図である。
【符号の説明】
【００４５】
１      光モジュール
２      光素子付き光伝送媒体
３      光ファイバ
４      フェルール
５      端面
６      光素子
７      裏面電極
８      接着剤
１０      パッケージ
１１      電極
１２      封止材
２０      ドライバ集積回路装置
２１      ＬＳＩ装置
３０      配線基板
３１      リジッド基板
３２      フレキシブル基板
３３      リジッドフレキシブル基板
３４      折り曲げられた裏面
３５      折り曲げられた表面
【図１】
0004850148.tif 000002
【図２】
0004850148.tif 000003
【図３】
0004850148.tif 000004
【図４】
0004850148.tif 000005
【図５】
0004850148.tif 000006