(57)【要約】  低消費電力化を実現でき、かつ、低コスト化を実現できる集積光部品とその製造方法、及びこの集積光部品を搭載した光通信装置を提供する。  面発光型レーザ７を有する第１の半導体基板６ａと、表面入射型の受光素子９を有する第２の半導体基板６ｂとを備えた集積光部品であって、第１の半導体基板６ａが実装された第１の配線基板２ａと、第２の半導体基板６ｂが実装された第２の配線基板２ｂとを備え、面発光型レーザ７から発振される第１の出射光２１の少なくとも一部を表面入射型の受光素子９により受光可能なように、第１の出射光２１の少なくとも一部が透過可能な光透過性材料８により第１の配線基板２ａと第２の配線基板２ｂとの配置を固定した。【特許請求の範囲】
【請求項１】
面発光型レーザを有する第１の半導体基板と、
表面入射型の受光素子を有する第２の半導体基板とを備えた集積光部品であって、
該第１の半導体基板が実装された第１の配線基板と、
該第２の半導体基板が実装された第２の配線基板とを備え、
該面発光型レーザから発振される第１の出射光の少なくとも一部を該表面入射型の受光素子により受光可能なように、該第１の出射光の少なくとも一部が透過可能な光透過性材料により該第１の配線基板と該第２の配線基板との配置を固定した集積光部品。
【請求項２】
面発光型レーザを有する第１の半導体基板と、
表面入射型の受光素子を有する第２の半導体基板とを備えた集積光部品であって、
該第１の半導体基板が実装された第１の配線基板を固定する第１の筐体と、
該第２の半導体基板が実装された第２の配線基板を固定する第２の筐体とを備え、
該面発光型レーザから発振される第１の出射光の少なくとも一部を該表面入射型の受光素子により受光可能なように、該第１の筐体と該第２の筐体とを嵌合せしめることにより該第１の配線基板と該第２の配線基板との配置を固定した集積光部品。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の集積光部品において、
上記面発光型レーザから出射される上記第１の出射光が、少なくとも上記第１の半導体基板を通過したのちに上記受光素子に入射することを特徴とする集積光部品。
【請求項４】
請求項１、２、又は３に記載の集積光部品において、
上記面発光型レーザは、上記第１の出射光とは反対側の方向に第２の出射光が発振されるものであり、
該面発光型レーザにより出射された該第２の出射光を伝搬する光学部品を備えていることを特徴とする集積光部品。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか１項に記載の集積光部品において、
上記第１の出射光若しくは上記第２の出射光の通過経路の少なくとも一部に上記光透過性材料が配設されていることを特徴とする集積光部品。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれか１項に記載の集積光部品において、
上記光透過性材料の屈折率が、１．８５以上であって、上記第１の半導体基板の屈折率以下であることを特徴とする集積光部品。
【請求項７】
請求項１〜６のいずれかに記載の集積光部品において、
上記第１の半導体基板は、上記第１の配線基板と上記第２の配線基板との間に配設され、上記第２の半導体基板は、上記第２の配線基板を介して上記第１の半導体基板と対向するように配設されていることを特徴とする集積光部品。
【請求項８】
請求項１〜７のいずれか１項に記載の集積光部品において、
上記第１の半導体基板及び上記第２の半導体基板は、上記第１の配線基板と上記第２の配線基板との間に配設されていることを特徴とする集積光部品。
【請求項９】
請求項１〜８のいずれか１項に記載の集積光部品において、
上記第１の出射光は、上記受光素子に入射されるまでに通過する基板の少なくとも一つの表面に該第１の出射光の一部を散乱させるための散乱手段が施されていることを特徴とする集積光部品。
【請求項１０】
請求項１〜９のいずれか１項に記載の集積光部品において、
上記面発光型レーザから上記受光素子に受光されるまでの上記第１の出射光の入射距離が、該受光素子の場所に応じて異なるように位置調整手段を用いて該第２の半導体基板を配置したことを特徴とする集積光部品。
【請求項１１】
請求項１０に記載の集積光部品において、
上記位置調整手段として、粒径の異なる複数のバンプを用いていることを特徴とする集積光部品。
【請求項１２】
請求項１０に記載の集積光部品において、
上記位置調整手段として、上記第２の配線基板に段差を設けたことを特徴とする集積光部品。
【請求項１３】
請求項１〜１２のいずれか１項に記載の集積光部品において、
上記受光素子の入射面と上記面発光型レーザの上記第１の出射光の出口面との最短距離が、１０［μｍ］以上であって、２００［μｍ］以下であることを特徴とする集積光部品。
【請求項１４】
複数の光学部品と、該光学部品中を伝搬する伝搬光と、該光学部品と当接され該伝搬光の少なくとも一部を透過する光透過性樹脂とを少なくとも備える集積光部品であって、
該光透過性樹脂は、該伝搬光の波長よりも十分に小さな粒径であって、かつ、主成分となる樹脂よりも高屈折率である微粒子が混練されている集積光部品。
【請求項１５】
上記光透過性樹脂が用いられていることを特徴とする請求項１〜１３のいずれか１項に記載の集積光部品。
【請求項１６】
請求項１〜１５のいずれか１項に記載の集積光部品を備えた光通信装置。
【請求項１７】
面発光型レーザを有する第１の半導体基板と、
該面発光型レーザからの第１の出射光の少なくとも一部を受光する表面入射型の受光素子を有する第２の半導体基板とを備えた集積光部品の製造方法であって、
該第１の半導体基板を第１の配線基板に実装し、
該第２の半導体基板を第２の配線基板に実装し、
該第１の配線基板上であって該第１の半導体基板を覆うように光透過性樹脂を塗布し、
該第２の配線基板を該光透過性樹脂上であって、該面発光型レーザから発振される第１の出射光の少なくとも一部を該表面入射型の受光素子により受光可能な位置に配置し、
該光透過性樹脂を外部刺激により硬化し、
該受光素子への配線を配設する集積光部品の製造方法。
【請求項１８】
面発光型レーザを有する第１の半導体基板と、
該面発光型レーザからの第１の出射光の少なくとも一部を受光する表面入射型の受光素子を有する第２の半導体基板とを備えた集積光部品の製造方法であって、
該第１の半導体基板を第１の配線基板に実装し、
該第１の配線基板を第１の筐体に固定し、
該第２の半導体基板を第２の配線基板に実装し、
該第２の配線基板を第２の筐体に固定し、
該受光素子への配線を配設し、
該第１の筐体と該第２の筐体とを嵌合することにより第１の配線基板と第２の配線基板とを一体に固定する集積光部品の製造方法。
【請求項１９】
請求項１７又は１８に記載の集積光部品の製造方法において、
上記面発光型レーザは、上記第１の出射光とは反対側の方向に第２の出射光が発振されるものであり、
該第２の出射光を伝播する光学部品と、該面発光型レーザに備えられた活性層とを該第２の出射光が該光学部品に光学的に結合するように光軸調整を行い、
該面発光型レーザと該光学部品との配置を固定することを特徴とする集積光部品の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、集積光部品、及びその製造方法に関する。また、当該集積光部品を搭載した光通信装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
光送信モジュールは、通常、光源としてのレーザ及び当該レーザの光出力をモニタするフォトダイオード（ＰＤ）を備えている。近年、光源レーザとして面発光型レーザ（Vertical-Cavity Surface Emitting Laser：ＶＣＳＥＬ）を搭載した光送信モジュールの開発が、活発に行われている。
面発光型レーザは、オンウエハーのプロセスで共振器を形成できるため量産性が高い。また、端面発光型レーザに比して低消費電力化が可能であり、さらにレンズやアイソレータなどの光学部品の削減が可能であるため、低コスト化を実現することが期待できる。【０００３】
面発光型レーザ及び受光素子を搭載した光送信モジュールは、様々な態様の実装構造が提案されているが、大別すると以下の２つに分類することができる。すなわち、（１）面発光型レーザから光ファイバ等の光伝送線路に入射され、信号伝搬光として利用される光（以下、前方出射光と呼ぶ）の一部を、反射、屈折、回折体などを使用してフォトダイオードに受光させる構造、（２）面発光型レーザから光ファイバ等の光伝送線路側に入射される光とは反対方向に出射される光（以下、後方出射光と呼ぶ）をフォトダイオードで受光する構造、である。【０００４】
上記二つの実装構造のうち、より有望な構造は、上記（２）の面発光型レーザから光ファイバに入射される光とは反対方向に出射される光をフォトダイオードで受光する構造である。その理由を以下に説明する。【０００５】
面発光型レーザは、端面発光型レーザと比較して、光出力が得られにくいという特性を持つ。従って、面発光型レーザを搭載した光送信モジュールにおいては、面発光型レーザと、当該面発光型レーザの光出力をモニタするフォトダイオードとを近接させることによって、受光効率を向上させることが、消費電力を低減させる上で望ましい。
上記（１）の場合、前方出射光が出射される側にフォトダイオードと光ファイバの双方を配置する必要が生じるため、フォトダイオードと面発光レーザとを近接配置することが難しい。また、反射、屈折、回折体などを搭載する必要があるため、実装構造が比較的複雑となってしまう。【０００６】
上記（２）の場合、面発光型レーザから発振される第１の出射光とその反対方向に出射される第２の出射光とを、光ファイバ及びフォトダイオードのそれぞれで受光可能なので、上記（１）の場合に比してフォトダイオードを面発光型レーザに近接させることができる。このため、上記（１）に比して受光効率を向上させることができ、より有望な構造であるといえる。【０００７】
上記（２）の実装構造に係る光送信モジュールの第１の従来例（特許文献１）について図３を用いて説明する。図３は、第１の従来例に係る面発光型レーザとフォトダイオードとを備えた光送信モジュール１００の構成を示す模式的断面図である。光送信モジュール１００は、図３に示すように、光ファイバ１０３、面発光型レーザ１０７、第１の半導体基板１０６ａ、第２の半導体基板１０６ｂ、透明樹脂１０８、フォトダイオード１０９等を備えている。【０００８】
第１の半導体基板１０６ａ上には、図３に示すように、面発光型レーザ１０７が形成されている。以下、面発光型レーザ１０７が形成されている側の第１の半導体基板１０６ａの表面を主面Ｐ１０１、面発光型レーザ１０７が形成されている側とは反対側の第１の半導体基板１０６ａの表面を裏面Ｐ１０２という。【０００９】
第２の半導体基板１０６ｂ上には、受光素子たるフォトダイオード１０９が形成されている。以下、フォトダイオード１０９が形成されている側の第２の半導体基板１０６ｂの表面を主面Ｐ１０３、フォトダイオード１０９が形成されている側とは反対側の第２の半導体基板１０６ｂの表面を裏面Ｐ１０４という。第２の半導体基板１０６ｂの主面Ｐ１０３上に、第１の半導体基板１０６ａの主面Ｐ１０１が接するように第２の半導体基板１０６ｂ上に第１の半導体基板１０６ａが固定されている。【００１０】
第１の半導体基板１０６ａの主面Ｐ１０１上には、第１の絶縁膜１１４ａが積層され、その上に、面発光型レーザ１０７を駆動するための面発光型レーザ駆動電極１３１が形成されている。また、第２の半導体基板１０６ｂ上には、第２の絶縁膜１１４ｂが堆積され、その上に配線１１２が形成されている。そして、上記面発光型レーザ駆動電極１３１は、配線１１２により圧着され透明樹脂１０８によって固定されている。また、フォトダイオード１０９上には、フォトダイオード１０９を駆動するためのフォトダイオード電極１３２が形成されている。【００１１】
第１の半導体基板１０６ａの裏面Ｐ１０２上には、ガイド穴１１３が形成されており、光ファイバ１０３が挿入されている。【００１２】
面発光レーザ１０７からの第１の出射光１２１は、第２の半導体基板１０６ｂに向けて出射され、透明樹脂１０８を通過した後にフォトダイオード１０９に入射される。
第２の出射光１２２は、第１の半導体基板１０６ａの裏面Ｐ１０２に向けて出射され、第１の半導体基板１０６ａを通過した後、光ファイバ１０３に光学的に結合される。【００１３】
このように構成することにより、面発光型レーザ１０７と、面発光型レーザ１０７からの出力光をモニターすることが可能なフォトダイオード１０９とをハイブリッドに集積することができる。【００１４】
第１の従来例に係る光送信モジュール１００によれば、面発光型レーザ１０７とフォトダイオード１０９とが透明樹脂１０８のみを介して、近接して配設されているので、第１の出射光１２１のフォトダイオード１０９における受光効率を高めることができる。その結果、第２の出射光１２２と第１の出射光１２１との光出力比を大きく変えることが可能となり、光送信モジュール１００の光出力の改善や低消費電力化を達成することができる。また、第２の半導体基板１０６ｂには、フォトダイオード駆動用電極１３２及び面発光型レーザ駆動用電極１３１が形成されているため、フォトダイオードの実装工程時に、面発光型レーザ１０７の駆動のための配線を同時に形成することが可能となるため、実装工程の簡略化を図ることができる。【００１５】
次に、第２の従来例（特許文献２）について、図４を用いて説明する。図４は、第２の従来例に係る面発光型レーザとフォトダイオードとを備えた光送信モジュール２００の構成を示す模式的断面図である。なお、説明の便宜上、上記第１の従来例と同一の要素部材には、同一の符号を付し、説明を適宜省略する。【００１６】
光送信モジュール２００は、図４に示すように、面発光型レーザ１０７、フォトダイオード１０９を備えている。また、第１の半導体基板１０６ａ、第２の半導体基板１０６ｂ、配線基板１０２、配線層１０４、透明樹脂１０８、第１のボンディングワイヤ１１１ａ、第２のボンディングワイヤ１１１ｂ、レンズ１３５、パッケージ１３６、リードフレーム１３７等を備えている。【００１７】
面発光型レーザ１０７が形成された第１の半導体基板１０６ａの主面Ｐ１０１側が第１の配線基板１０２ａと対向するように、金バンプ１０５によって第１配線基板１０２ａ上にフリップチップで実装されている。また、フォトダイオード１０９の形成された第２の半導体基板１０６ｂは透明樹脂１０８などによって第１の半導体基板１０６ａ上に固定されている。【００１８】
面発光レーザ１０７からの第１の出射光１２１は、第１の半導体１０６ａ及び第２の半導体基板１０６ｂを通過した後、フォトダイオード１０９に入射される。第２の出射光１２２は、第１の配線基板１０２ａに向けて出射される。【００１９】
第２の従来例に係る光送信モジュール２００によれば、面発光型レーザ１０７が形成された第１の半導体基板１０６ａ上に、フォトダイオード１０９が形成された第２の半導体基板１０６ｂを直接実装するため、実装容積の少ない素子を提供することができる。【００２０】
なお、後述する実施形態において非特許文献１を引用するが、これについては後述する。
【特許文献１】特開平９−１９９７９５号公報
【特許文献２】特開２００３−２４９７１３号公報
【非特許文献１】第５１回応用物理学会  学術講演会  講演予稿集  ３０ｐ−ＺＴ−３，１２６３頁
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００２１】
上記第１及び第２の従来例においては、以下のような問題点があった。
第１の従来例における問題点の一つは、第２の半導体基板１０６ｂ表面に面発光型レーザ１０７駆動用の配線１１４や電極１３２が形成された特殊な仕様である点である。また、他の問題点は、光送信モジュールで一般的に用いられる汎用の表面入射型フォトダイオードをそのまま使用することができない点である。これらの問題により、第１の従来例に係る光送信モジュールは、コストを低減することが困難である。【００２２】
第２の従来例における問題点の一つは、裏面入射型のフォトダイオードが実装されている点である。裏面入射型のフォトダイオードとは、フォトダイオードが形成された第２の半導体基板１０６ｂの裏面Ｐ１０４側から面発光型レーザの出射光が入射して、第２の半導体基板を通過した光がフォトダイオードに入射されるタイプのものをいう。このため、光送信モジュールで一般的に用いられる最も汎用的な表面入射型のフォトダイオードをそのまま使用することができない。その結果、コスト低減が困難となる。【００２３】
また、他の問題点は、面発光型レーザが形成された基板と、フォトダイオードが形成された基板とを対面させることにより実装しているので、面発光型レーザとフォトダイオードをこれらの基板の厚み以下にすることができないという点である。すなわち、面発光型レーザ及びフォトダイオードが形成された基板の厚みを合計した距離以下にはできないことになる。一般的な半導体光素子の基板厚さは１００〜２００［μｍ］であるため、本従来例の構造では、面発光型レーザ７とフォトダイオード９の間の距離は最小でも２００［μｍ］以下にはできないことになる。従って、第２の従来例に係る光送信モジュールの構造では、受光効率の点で不利であり、低消費電力化を実現する上で、あるいは光出力の改善を図る上で課題を残している。【００２４】
なお、上記従来例においては、光送信モジュールを例にとり説明したが、これに限定されるものではなく、面発光型レーザと受光素子とを含む集積光部品を備えるもの全般において、同様の問題が生じ得る。【００２５】
本発明はこのような問題点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、低消費電力化を実現でき、かつ、低コスト化を実現できる集積光部品、及びその製造方法、及び当該集積光部品を具備する光通信装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００２６】
上記目的を達成するため、本発明の第１の態様に係る集積光部品は、面発光型レーザを有する第１の半導体基板と、表面入射型の受光素子を有する第２の半導体基板とを備えた集積光部品であって、該第１の半導体基板が実装された第１の配線基板と、該第２の半導体基板が実装された第２の配線基板とを備え、該面発光型レーザから発振される第１の出射光の少なくとも一部を該表面入射型の受光素子により受光可能なように、該第１の出射光の少なくとも一部が透過可能な光透過性材料により該第１の配線基板と該第２の配線基板との配置を固定したものである。【００２７】
本発明の第１の態様に係る集積光部品によれば、安価に入手可能であって、かつ表面入射型の最も汎用的な受光素子を利用することができるので、低コスト化を実現できる。また、表面入射型の受光素子と面発光型レーザとを従来に比して接近させることが可能であるので、受光効率をアップさせることができる。従って、光出力の改善や低消費電力化を実現できる。【００２８】
本発明の第２の態様に係る集積光部品は、面発光型レーザを有する第１の半導体基板と、表面入射型の受光素子を有する第２の半導体基板とを備えた集積光部品であって、該第１の半導体基板が実装された第１の配線基板を固定する第１の筐体と、該第２の半導体基板が実装された第２の配線基板を固定する第２の筐体とを備え、該面発光型レーザから発振される第１の出射光の少なくとも一部を該表面入射型の受光素子により受光可能なように、該第１の筐体と該第２の筐体とを嵌合せしめることにより該第１の配線基板と該第２の配線基板との配置を固定したものである。【００２９】
本発明の第２の態様に係る集積光部品によれば、安価に入手可能であって、かつ表面入射型の最も汎用的な受光素子を利用することができるので、低コスト化を実現できる。また、表面入射型の受光素子と面発光型レーザとを従来に比して接近させることが可能であるので、受光効率をアップさせることができる。従って、光出力の改善や低消費電力化を実現できる。【００３０】
本発明の第３の態様に係る集積光部品は、上記態様の集積光部品において、上記面発光型レーザから出射される上記第１の出射光が、少なくとも上記第１の半導体基板を通過したのちに上記受光素子に入射することを特徴とするものである。【００３１】
本発明の第４の態様に係る集積光部品は、上記態様の集積光部品において、上記面発光型レーザは、上記第１の出射光とは反対側の方向に第２の出射光が発振されるものであり、該面発光型レーザにより出射された該第２の出射光を伝搬する光学部品を備えていることを特徴とするものである。【００３２】
本発明の第４の態様に係る集積光部品によれば、第１の出射光における受光素子の受光効率を高めることができるので、第２の出射光の光出力を高めることが可能となる。そのため、光出力の改善や低消費電力化を実現できる。【００３３】
本発明の第５の態様に係る集積光部品は、上記第１の出射光若しくは上記第２の出射光の通過経路の少なくとも一部に上記光透過性材料が配設されていることを特徴とするものである。【００３４】
本発明の第６の態様に係る集積光部品は、上記光透過性材料の屈折率が、１．８５以上であって、上記第１の半導体基板の屈折率以下であることを特徴とするものである。このようにすることにより、面発光型レーザの光出射面の近傍に受光素子を配設した場合に発生する恐れのある反射戻り光を効果的に抑制することができる。【００３５】
本発明の第７の態様に係る集積光部品は、上記第１の半導体基板は、上記第１の配線基板と上記第２の配線基板との間に配設され、上記第２の半導体基板は、上記第２の配線基板を介して上記第１の半導体基板と対向するように配設されていることを特徴とするものである。【００３６】
本発明の第８の態様に係る集積光部品は、上記第１の半導体基板及び上記第２の半導体基板は、上記第１の配線基板と上記第２の配線基板との間に配設されていることを特徴とするものである。【００３７】
本発明の第９の態様に係る集積光部品は、上記第１の出射光が、上記受光素子に入射されるまでに通過する基板の少なくとも一つの表面に該第１の出射光の一部を散乱させるための散乱手段が施されていることを特徴とするものである。このようにすることにより、面発光型レーザの光出射面の近傍に受光素子を配設した場合に発生する恐れのある反射戻り光を効果的に抑制することができる。【００３８】
本発明の第１０の態様に係る集積光部品は、上記面発光型レーザから上記受光素子に受光されるまでの上記第１の出射光の入射距離が、該受光素子の場所に応じて異なるように位置調整手段を用いて該第２の半導体基板を配置したことを特徴とするものである。このようにすることにより、面発光型レーザの光出射面の近傍に受光素子を配設した場合に発生する恐れのある反射戻り光を効果的に抑制することができる。【００３９】
本発明の第１１の態様に係る集積光部品は、上記第９の態様の集積光部品において、上記位置調整手段として、粒径の異なる複数のバンプを用いていることを特徴とするものである。【００４０】
本発明の第１２の態様に係る集積光部品は、上記第９の態様の集積光部品において、上記位置調整手段として、上記第２の配線基板に段差を設けたことを特徴とするものである。【００４１】
本発明の第１３の態様に係る集積光部品は、上記受光素子の入射面と上記面発光型レーザの上記第１の出射光の出口面との最短距離が、１０［μｍ］以上であって、２００［μｍ］以下であることを特徴とするものである。１０［μｍ］以上とすることにより、接触による破損や電気的干渉を回避することが容易となる。また、２００［μｍ］以下とすることにより、より効果的に面発光型レーザから発振される第１の出射光の受光素子における受光効率を高めることができる。【００４２】
本発明の第１４の態様に係る集積光部品は、複数の光学部品と、該光学部品中を伝搬する伝搬光と、該光学部品と当接され該伝搬光の少なくとも一部を透過する光透過性樹脂とを少なくとも備える集積光部品であって、該光透過性樹脂は、該伝搬光の波長よりも十分に小さな粒径であって、かつ、主成分となる樹脂よりも高屈折率である微粒子が混練されているものである。このような構成にすることにより、光学部品と光透過性樹脂との界面において、伝搬光の反射戻り光を抑制することができる。  【００４３】
本発明の第１５の態様に係る集積光部品は、上記第１〜１３の態様のいずれかの態様の集積光部品において、上記光透過性樹脂が用いられていることを特徴とするものである。【００４４】
本発明の第１６の態様に係る光通信装置は、上記第１〜１４の態様のいずれかの態様に記載の集積光部品を備えたものである。【００４５】
本発明の第１７の態様に係る集積光部品の製造方法は、面発光型レーザを有する第１の半導体基板と、該面発光型レーザからの第１の出射光の少なくとも一部を受光する表面入射型の受光素子を有する第２の半導体基板とを備えた集積光部品の製造方法であって、該第１の半導体基板を第１の配線基板に実装し、該第２の半導体基板を第２の配線基板に実装し、該第１の配線基板上であって該第１の半導体基板を覆うように光透過性樹脂を塗布し、該第２の配線基板を該光透過性樹脂上であって、該面発光型レーザから発振される第１の出射光の少なくとも一部を該表面入射型の受光素子により受光可能な位置に配置し、該光透過性樹脂を外部刺激により硬化し、該受光素子への配線を配設するものである。【００４６】
本発明の第１７の態様に係る集積光部品の製造方法によれば、安価に入手可能であって、かつ表面入射型の最も汎用的な受光素子を利用した集積光部品の製造方法を提供することができるので、低コスト化を実現できる。また、表面入射型の受光素子と面発光型レーザとを従来に比して接近させることが可能であるので、受光効率をアップさせることができる。従って、光出力の改善や低消費電力化を実現できる。【００４７】
本発明の第１８の態様に係る集積光部品の製造方法は、面発光型レーザを有する第１の半導体基板と、該面発光型レーザからの第１の出射光の少なくとも一部を受光する表面入射型の受光素子を有する第２の半導体基板とを備えた集積光部品の製造方法であって、該第１の半導体基板を第１の配線基板に実装し、該第１の配線基板を第１の筐体に固定し、該第２の半導体基板を第２の配線基板に実装し、該第２の配線基板を第２の筐体に固定し、該受光素子への配線を配設し、該第１の筐体と該第２の筐体とを嵌合することにより第１の配線基板と第２の配線基板とを一体に固定するものである。【００４８】
本発明の第１８の態様に係る集積光部品の製造方法によれば、安価に入手可能であって、かつ表面入射型の最も汎用的な受光素子を利用した集積光部品の製造方法を提供することができるので、低コスト化を実現できる。また、表面入射型の受光素子と面発光型レーザとを従来に比して接近させることが可能であるので、受光効率をアップさせることができる。従って、光出力の改善や低消費電力化を実現できる。【００４９】
本発明の第１９の態様に係る集積光部品の製造方法は、上記態様の集積光部品の製造方法において、上記面発光型レーザは、上記第１の出射光とは反対側の方向に第２の出射光が発振されるものであり、該第２の出射光を伝播する光学部品と、該面発光型レーザに備えられた活性層とを該第２の出射光が該光学部品に光学的に結合するように光軸調整を行い、該面発光型レーザと該光学部品との配置を固定することを特徴とするものである。【００５０】
本発明の第１９の態様に係る集積光部品の製造方法によれば、第１の出射光における受光素子の受光効率を高めることができるので、第２の出射光の光出力を高めることが可能となる。そのため、光出力の改善や低消費電力化を実現できる。
【発明の効果】
【００５１】
本発明によれば、低消費電力化を実現でき、かつ、低コスト化を実現できる集積光部品、及びその製造方法を提供することができるという優れた効果がある。
【図面の簡単な説明】
【００５２】
【図１】実施形態１に係る光送信モジュールの模式的断面図。
【図２】実施形態２に係る光送信モジュールの模式的断面図。
【図３】第１の従来例に係る光送信モジュールの模式的断面図。
【図４】第２の従来例に係る光送信モジュールの模式的断面図。
【符号の説明】
【００５３】
１  筐体
１ａ  第１の筐体
１ｂ  第２の筐体
２ａ  第１の配線基板
２ｂ  第２の配線基板
３  光ファイバ
４ａ  第１の配線層
４ｂ  第２の配線層
５ａ  第１の金バンプ
５ｂ  第２の金バンプ
６ａ  第１の半導体基板
６ｂ  第２の半導体基板
７  面発光型レーザ
８  光透過性樹脂
９  フォトダイオード
１０  光送信モジュール
１１ａ  第１のボンディングワイヤ
１１ｂ  第２のボンディングワイヤ
２０  光送信モジュール
２１  後方出射光
２２  前方出射光
【発明を実施するための最良の形態】
【００５４】
以下、本発明を適用した実施形態の一例について説明する。なお、本発明の趣旨に合致する限り、他の実施形態も本発明の範疇に属し得ることは言うまでもない。【００５５】
［実施形態１］
図１は、本実施形態１に係る集積光部品を有する光送信モジュール１０の構成を示す模式的断面図である。光送信モジュール１０は、図１に示すように、発光素子たる面発光型レーザ７、受光素子たるフォトダイオード９を備えている。また、筐体１、光ファイバ３、光透過性樹脂８、第１の半導体基板６ａ、第２の半導体基板６ｂ、第１の配線基板２ａ、第２の配線基板２ｂ、第１の配線層４ａ、第２の配線層４ｂ、第１の金バンプ５ａ、第２の金バンプ５ｂ、第１のボンディングワイヤ１１ａ、第２のボンディングワイヤ１１ｂ等を備えている。【００５６】
筐体１の上面には、図１に示すように、第１の配線基板２ａが配設されている。筐体１及び第１の配線基板２ａには、後述する面発光型レーザ７から出射される第２の出射光が入射可能な位置に貫通穴が設けられており、この貫通穴に光ファイバ３が挿入されている。このように構成することにより、面発光型レーザ７からの第２の出射光を光ファイバ３に入射することが可能となる。【００５７】
第１の配線基板２ａ上には、所望の位置に第１の配線層４ａが積層されている。そして、第１の配線層４ａ上には第１の金バンプ５ａを介して第１の半導体基板６ａがフィリップチップ実装されている。金バンプとしては、例えば、直径２０［μｍ］程度のものが用いられる。【００５８】
第１の半導体基板６ａ上には、図１に示すように、面発光型レーザ７が形成されている。以下、面発光型レーザ７が形成されている側の第２の半導体基板６ｂの表面を主面Ｐ１、面発光型レーザ７が形成されている側とは反対側の第１の半導体基板６ａの表面を裏面Ｐ２という。筐体１と、第１の半導体基板６ａにおける主面Ｐ１とが対向するように、主面Ｐ１が図中下向きになるように配設されている。すなわち、第１の半導体基板６ａ上に形成された面発光型レーザ７が、図中下向きになるように配設されている。また、面発光型レーザ７からの第２の出射光が、光ファイバ３に光学的に結合される位置に第１の半導体基板６ａが第１の配線基板２ａ上に実装せしめられている。【００５９】
面発光型レーザ７は、いわゆる垂直共振器型のレーザであり、レーザ発振可能な状態となると第１の半導体基板６ａに対して垂直な方向に光が出射される。本実施形態１で用いた面発光型レーザは、１．２［μｍ］帯の半導体レーザである。以降の説明において、裏面Ｐ２側に出射される第１の出射光を後方出射光２１、後方出射光とは反対側から出射されて光ファイバ３に入射する第２の出射光を前方出射光２２という。後方出射光２１と前方出射光２２の光出力強度比は、例えば、反射鏡の反射率を調整することにより容易に変更することができる。出射光の伝送形態は、単一モード、マルチモードを問わずに適用することができる。【００６０】
第１の配線基板２ａ上には、第１の半導体基板6ａの前面を覆うように光透過性樹脂が充填せしめられている。光透過性樹脂とは、面発光型レーザ７から発振されるレーザ光の少なくとも一部を透過可能なものをいい、公知の樹脂を用いることができる。光出力の改善あるいは低消費電力化の観点から、レーザ光の透過率が高いほど好ましい。また、光透過性樹脂は、塗布により容易に基板上に充填することが可能であって、外部刺激により硬化可能なものが、取り扱い性、プロセス容易性の観点等から特に好ましい。本実施形態１においては、屈折率が１．８５であって、ＵＶ光照射により硬化可能なものを用いた。光通信モジュールなどにおいて用いられる透明樹脂の屈折率は、一般的に光ファイバの屈折率と同程度の１．４５程度のものが用いられていたのに対し、本実施形態においては、それよりも高屈折率のものを用いている。その理由は、後述する。【００６１】
光透過性樹脂８上には、第２の配線基板２ｂが配設されている。光透過性樹脂８は、面発光型レーザ７からの出射光を透過させる他に、第２の配線基板２ｂと第１の配線基板２ａとを固定する役割を担っている。
第２の配線基板２ｂは、光透過性樹脂８を介して第１の半導体基板６ａの裏面Ｐ２と対向配設されている。本実施形態においては、第１の出射光に対して透過性を有する基板を用いた。第２の配線基板２ｂは、変形自在なフレキシブル基板により構成されており、その端部において第１の配線基板２ａと当接可能なように折り曲げられている（図１参照）。例えば、２５［μｍ］程度のフレキシブル回路基板を用いることができる。第１の配線基板２ａと第２の配線基板２ｂとが近接した位置にて、第１の配線層４ａと第２の配線層４ｂとが接触されている。
なお、面発光型レーザから発振される出射光に対して透過性を有しない場合には、出射光の通過部に貫通孔を設ければよい。【００６２】
第２の配線基板２ｂ上には、第２の配線層４ｂが所望の位置に形成されている。そして、第２の配線層４ｂは、第１のボンディングワイヤ１１ａを介して、第１の配線層４ａと電気的に接続されている。また、第２の配線層４ｂ上には第２の金バンプ５ｂを介して第２の半導体基板６ｂがフィリップチップ実装されている。無論、金バンプに代えて半田バンプ等を用いることもできる。【００６３】
第２の半導体基板６ｂ上には、受光素子たるフォトダイオード９が形成されている。以下、フォトダイオード９が形成されている側の第２の半導体基板６ｂの表面を主面Ｐ３、フォトダイオード９が形成されている側とは反対側の第２の半導体基板６ｂの表面を裏面Ｐ４という。第２の配線基板２ｂと、第２の半導体基板６ｂの主面Ｐ３とが対向するように、主面Ｐ３が図中下向きになるように配設されている。すなわち、第２の半導体基板６ｂ上に形成されたフォトダイオード９が、図中下向きになるように配設されている。また、面発光型レーザ７からの第１の出射光たる後方出射光２１が、フォトダイオード９に入射可能となるように位置を考慮の上、第２の半導体基板６ｂが実装せしめられている。第２の半導体基板の裏面Ｐ４と、第１の配線層２ａとは、第２のボンディングワイヤ１１ｂを介して接続されている。【００６４】
第１の出射光は、第１の半導体基板６ａ、光透過性樹脂８、第２の配線基板２ｂを順次通過した後フォトダイオード９に入射する。本実施形態１においては、表面入射型のものであって、かつ、安価に入手可能であって最も汎用的なフォトダイオードを用いた。これにより、部品の低コスト化を期待することができる。また、このような汎用的なフォトダイオードの場合、受光径がおよそ２００［μｍ］程度であり、後方出射光２１の光スポット径よりも十分大きい。このため、後方出射光２１をフォトダイオード９で受光させるための位置合わせを、精密に行う必要がない。よって、実装コストの低減を期待できる。
なお、本実施形態１においては、第２の半導体基板６ｂの凹部内にフォトダイオードを備える例を説明したが、これに限定されるものではなく、例えば第２の半導体基板６ｂ上に形成してもよい。【００６５】
以上のような構成により、面発光型レーザ７及びフォトダイオード９を一体に備えた集積光部品を得ることができる。なお、本実施形態１に係る光送信モジュールとして、光ファイバ３と筐体１とを備えた例について説明したが、これに限定されるものではなく、第１の配線基板に実装された面発光型レーザを備える半導体基板と、第２の配線基板に実装された受光素子とが固定手段により固定されているものであれば本件発明を適用できる。【００６６】
続いて、光透過性樹脂の屈折率を１．８５とした理由について説明する。本実施形態１のように面発光型レーザ７の光出口面の近傍に受光素子が配置されるような集積構造においては、面発光型レーザ７への反射戻り光が問題となる恐れがある。反射戻り光を抑制するための最も好ましい形態は、半導体基板の屈折率と同じ光透過性材料を用いることである。しかしながら、光透過性材料は、面発光型レーザ７からの出射光の高い透過率を維持し、かつ、絶縁機能を有し、本実施形態１においては固定手段としても適用可能な材料を選定する必要がある。【００６７】
上記非特許文献１によれば、発振波長が１．２［μｍ］付近の面発光型レーザを用いた場合、出射光強度に対する反射戻り光の相対強度が−２１［ｄＢ］以下であれば、相対強度雑音（ＲＩＮ）の劣化は見られないと報告されている。この結果に基づいて、面発光型レーザ７の後方反射光２１が前方出射光２２の光出力に対して−２１［ｄＢ］以下に抑制されるために必要となる樹脂の屈折率を簡単に求めてみる。
まず、計算の条件として、面発光型レーザ７が搭載された第１の半導体基板６ａの屈折率をｎ１＝３．３７５、光透過性樹脂の屈折率をｎ２、面発光レーザの発振波長を１３６０ｎｍとする。ここで面発光レーザの発振波長を１３６０ｎｍとした理由は、光通信用用途で一般的な波長帯であることと、一般的に波長が長いほど第一の半導体基板の屈折率が小さくなるために上記光透過性樹脂に要求される屈折率の下限値を求めるのに適しているためである。【００６８】
面発光型レーザへの反射戻り光は、＜１＞第一の半導体基板−光透過性樹脂の境界、＜２＞光透過性樹脂−フォトダイオード入射面の境界、にて生じる。また、＜３＞上記＜１＞と上記＜２＞の間で多重反射が起こって反射戻り光が生じる場合がある。上記＜２＞及び上記＜３＞における反射戻り光については、フォトダイオードを傾けて実装したり、ＰＤの表面に無反射コーティングを施すことで低減可能である。このため、ここでは考慮せず上記＜１＞における反射率を求める。反射率Ｒは、よく知られる以下の数１の平面波の反射率の式により求めることができる。
【数１】
2006030578.tif 000002
【００６９】
上記数１を用いて、後方出射光からの反射戻り光と前方出射光強度との比率が−２１［ｄＢ］以下となるために必要な光透過性樹脂の屈折率ｎ２を求めればよい。ここで前方／後方光出力比が０．９／０．１の構造の面発光型レーザについてｎ２を求めると、およそｎ２＝１．９５となり、光透過性樹脂に要求される屈折率の下限が求まる。しかし、この下限値は第一の半導体基板内での光吸収や上記＜１＞の境界面の凹凸を考慮しない理想的な場合の値であるため、実際に要求される屈折率の下限値はもう少し低くてもよい。例えば上記＜１＞の境界面を完全な鏡面研磨とせずにある程度（例えば２０％）の散乱性を持たせると、ｎ２の下限を１．８５とすることができる。【００７０】
本発明者らが鋭意検討を重ねたところ、以下のように調製した光透過性樹脂において高屈折率を示すことがわかった。すなわち、後方出射光の波長に対して十分に小さな粒径を有する微粒子であって、かつ、主成分となる樹脂よりも高屈折率の微粒子を混練することにより得ることができることがわかった。【００７１】
高屈折率の光透過性樹脂を使用することにより、面発光型レーザ７及び光透過性樹脂８、並びに光透過性樹脂８及びフォトダイオード９間における屈折率さが小さくなり、各々の境界での反射率を低減することができる。
なお、高屈折率の光透過性樹脂は、光学部品と光学部品中を伝播する伝搬光と、光学部品と当接して伝搬光を伝播する樹脂とを備えるものに適宜利用することができる。【００７２】
次に、本実施形態に係る光送信モジュールの製造方法について説明する。なお、下記の製造工程は典型的な一例であり、本発明の趣旨に合致する限り他の製造方法を採用することができることは言うまでもない。【００７３】
まず、ステップＳ１として、第１の配線基板２ａを筐体１に固定する。固定手段としては、例えば、接着剤を用いることができる。第１の配線基板２ａ上には、予め所望の位置にフォトリソグラフィー工程等により第１の配線層４ａを形成しておく。また、第１の配線基板２ａには、光ファイバ３を挿入するための貫通穴を設けておく。筐体１も同様にして、光ファイバ３を挿入するための貫通穴を予め設けておく。そして、これらの筐体１と第１の配線基板２ａとを、貫通穴の位置が一致するように位置合わせをした上で固定する。【００７４】
次に、ステップＳ２として、面発光型レーザ７が一体的に形成された第１の半導体基板６ａを、第１の配線基板２ａ上に実装する。本実施形態１においては、直径２５［μｍ］の第１の金バンプ５ａを第１の配線基板２ａ上に圧着によりフリップチップ実装した。このように実装することにより、面発光型レーザ７は、第１の配線基板２ａ上に形成された第１の配線層４ａ及び第１の金バンプ５ａを通じて駆動されることになる。
実装するに際しては、第１の半導体基板６ａの主面Ｐ１と第１の配線基板２ａとが、第１の金バンプ５ａを介して対向するように実装する。金バンプに代えて、半田バンプ等を用いてもよい。【００７５】
第１の半導体基板は、面発光型レーザの発振波長に対して透過性を有することが好ましい。面発光型レーザの発振波長に対して第１の半導体基板６ａが透過性を有しない場合には、面発光型レーザの発振領域となる第１の半導体基板の領域をエッチング工程等により除去する。これにより、面発光型レーザの発振波長に対して透過性を有しない場合にも、前方出射光、後方出射光を得ることが可能となる。【００７６】
続いて、ステップS３として、筐体１及び第１の配線基板２ａに設けられた貫通穴に光ファイバ３を挿入し、位置合わせをした上で固定する。光ファイバ３を筐体１及び第１の配線基板２ａの貫通穴に挿入した後に、面発光型レーザ７からの出射光が入射される側と、その反対側のファイバ端からそれぞれ赤外光を入射させる。また、面発光型レーザ７の後方出射光が出射される位置に赤外線カメラを配置する。そして、光ファイバ３から出射されて、面発光型レーザ７を透過した赤外光を赤外線カメラで観察し、その画像を見ながら光ファイバ３と面発光型レーザ内に備えられた不図示の活性層との光軸調整を行い、光軸が定まった時点で光ファイバ３を筐体１に固定する。固定手段としては、例えば、紫外線硬化樹脂等を用いることができる。【００７７】
続いて、ステップＳ４として、第１の配線基板２ａ上であって、面発光型レーザ７全体を覆うように光透過性樹脂８を塗布する。この際、第１の半導体基板がすっぽり覆われるように光透過性樹脂を塗布する。光透過性樹脂としては、例えば、屈折率が１．８５のものを用いる。【００７８】
ステップＳ５として、フォトダイオード９を一体的に形成した第２の半導体基板６ｂを、第２の配線基板２ｂ上に実装する。本実施形態１においては、第２の金バンプ５ｂを用いて熱圧着によりフリップチップ実装した。第２の配線基板２ｂ上には、予め第２の配線層４ｂが形成されている。本実施形態１に用いられるフォトダイオードは、後方出射光の光スポットに対して十分に大きな受光径を有するものである。そのため、精密な光軸調整は不要である。本実施形態においては、表面出射型のフォトダイオードが使用されるため、フォトダイオードに対する第２の半導体基板の光透過性は考慮する必要がないというメリットを有する。【００７９】
その後、ステップＳ６として、第２の配線基板２ｂを光透過性樹脂８上に配置して固定する。この際、面発光型レーザ７の後方出射光２１がフォトダイオード９に受光可能なように位置合わせを行う。本実施形態においては、受光径が２００［μｍ］程度の大口径のものを用いたので、精密な位置合わせは不要である。第２の配線基板２ｂの固定手段としては、光透過性樹脂にＵＶ光を照射して、硬化せしめることにより行う。なお、ＵＶ光照射により硬化するものの他、熱により硬化するもの等を利用してもよい。【００８０】
最後に、ステップＳ７として、第１の配線層４ａと第２の配線層４ｂとの間にフォトダイオード９駆動用の第２のボンディングワイヤ１１ｂを形成する。このようにして、本実施形態１に係る集積光部品を形成することができる。【００８１】
本実施形態１に係る光送信モジュールによれば、面発光型レーザ７とフォトダイオード９とが光透過性樹脂８のみを介して近接して配設されているので、上記第２の従来例より面発光型レーザとフォトダイオードとを近接させることができる。例えば、第１の半導体基板６ａの厚さを１００［μｍ］、金バンプの直径を２０［μｍ］、第２の配線基板を２５［μｍ］とすると、面発光型レーザの光の出口面からフォトダイオード９の入射面までの距離を約１４５［μｍ］とすることができる。このため、面発光型レーザ７の後方出射光のフォトダイオード９での受光効率を高めることができる。その結果、前方出射光と後方出射光との光出力比を大きく変えることが可能となり、集積光部品の光出力の改善や低消費電力化を達成することができる。
また、本実施形態１に係る光送信モジュールによれば、安価に入手可能であって、最も汎用的な表面入射型のフォトダイオードを利用することができる。このため、部品の低コスト化を実現できる。さらに、反射戻り光を簡易な方法により抑制可能であるので、実装コストの低減も実現できる。【００８２】
なお、本実施形態１においては、前方出射光２２が直接光ファイバ３に結合される構造について説明したが、これに限定されるものではなく、例えば、第１の配線基板２ａ上にレンズや光フィルタ、偏光子などの光学部品が付加されていてもよい。また、光ファイバに結合されていなくてもよい。【００８３】
また、本実施形態１においては、表面出射型の面発光型レーザについて説明したが、裏面出射型（第２の出射光を第１の基板を通過した後に光ファイバに結合させる構造）の面発光型レーザを用いてもよい。裏面出射型の面発光型レーザを用いれば、面発光型レーザとフォトダイオードとの距離をより近接させることが可能であるというメリットがある。この場合には、例えば、面発光型レーザは、第１の配線層上に硬化性樹脂等で固定し、第２の配線基板若しくはボンディングワイヤを通じて通電経路を形成することができる。【００８４】
［変形例１］
次に、上記実施形態とは反射戻り光を抑制するための手段が異なる集積光部品を例にとり説明する。なお、以降の説明において、説明の便宜上、同一の要素部材は上記実施形態１と同一の符号を付し、その説明を適宜省略する。【００８５】
本変形例１に係る集積光部品における基本的な構成は、上記実施形態１と同様であるが、以下の点が異なる。すなわち、上記実施形態１においては、第２の配線基板と第２の半導体基板を実装する際に用いられる第２の金バンプ５ｂとして、粒径が均一のものを用いたが、本変形例１においては、第２の金バンプ５ｂの粒径が異なるものを少なくとも２種以上含むものを用いた。本変形例１において第２の金バンプ５ｂの粒径を異ならしめる目的は、フォトダイオード９の受光面を面発光型レーザ７に対して傾けることにある。これにより、反射戻り光を簡易な方法で、かつ効果的に抑制することができる。【００８６】
なお、フォトダイオード９の受光面を面発光型レーザ７の出口面に対して傾ける方法であればよく、バンプの粒径を変える方法に限定されるものではない。例えば、配線の厚みに段差を設ける方法などにより実現してもよい。【００８７】
［変形例２］
次に、上記実施形態とは反射戻り光を抑制するための手段が異なる集積光部品を例にとり説明する。【００８８】
本変形例２に係る集積光部品における基本的な構成は、上記実施形態１と同様であるが、以下の点が異なる。すなわち、上記実施形態１においては、第１の半導体基板６ａや第２の配線基板２ｂの表面に特に処理を行わなかったが、本変形例２においては、これらの表面を荒くし、透過光を散乱させるように構成した。これにより、反射戻り光を簡易な方法で、かつ効果的に抑制することができる。【００８９】
［実施形態２］
次に、上記実施形態１に係る光送信モジュール１０と構造が異なる例について図２を用いて説明する。図２は、本実施形態２に係る集積光部品２０の模式的断面図である。
図２は、本実施形態１に係る集積光部品を有する光送信モジュール２０の構成を示す模式的断面図である。光送信モジュール２０は、図２に示すように、発光素子たる面発光型レーザ７、受光素子たるフォトダイオード９を備えている。また、第１の筐体１ａ、第２の筐体１ｂ、光ファイバ３、光透過性樹脂８、第１の半導体基板６ａ、第２の半導体基板６ｂ、第１の配線基板２ａ、第２の配線基板２ｂ、第１の配線層４ａ、第２の配線層４ｂ、第１の金バンプ５ａ、第２の金バンプ５ｂ等を備えている。【００９０】
第１の筐体１ａの上面には、図２に示すように、第１の配線基板２ａが配設されている。第１の筐体１ａ及び第１の配線基板２ａには、後述する面発光型レーザ７から出射される第２の出射光が入射可能な位置に貫通穴が設けられており、この貫通穴に光ファイバ３が挿入されている。このように構成することにより、面発光型レーザ７からの第２の出射光を光ファイバ３に入射することが可能となる。【００９１】
第１の配線基板２ａ上には、所望の位置に第１の配線層４ａが積層されている。そして、第１の配線層４ａ上には第１の金バンプ５ａを介して第１の半導体基板６ａがフィリップチップ実装されている。金バンプとしては、例えば、直径２０［μｍ］程度のものが用いられる。【００９２】
第１の半導体基板６ａ上には、図２に示すように、面発光型レーザ７が形成されている。第１の筐体１ａと、第１の半導体基板６ａにおける主面Ｐ１とが対向するように、主面Ｐ１が図中下向きになるように配設されている。すなわち、第１の半導体基板６ａ上に形成された面発光型レーザ７が、図中下向きになるように配設されている。また、面発光型レーザ７からの第２の出射光が、光ファイバ３に光学的に結合される位置に第１の半導体基板６ａが第１の配線基板２ａ上に実装せしめられている。【００９３】
第２の筐体１ｂの上面には、図２に示すように、第２の配線基板２ｂが配設されている。第２の配線基板２ｂ上には、所望の位置に第２の配線層４ｂが積層されている。そして、第２の配線層４ｂ上には第２の金バンプ５ｂを介して第２の半導体基板６ｂがフィリップチップ実装されている。金バンプとしては、例えば、直径２０［μｍ］程度のものが用いられる。【００９４】
第２の半導体基板６ｂ上には、図２に示すように、フォトダイオード９が形成されている。第２の筐体１ｂと、第２の半導体基板６ａにおける裏面Ｐ４とが対向するように、主面Ｐ４が図中上向きになるように配設されている。すなわち、第２の半導体基板６ｂ上に形成されたフォトダイオード９が、図中下向きになるように配設されている。また、第１の出射光が、フォトダイオードに受光される位置となるように考慮の上、第２の半導体基板６ｂが第２の配線基板２ｂ上に実装せしめられている。【００９５】
第１の筐体と第２の筐体とは、それぞれ係合部と被係合部とが備えられ、これにより第１の筐体と第２の筐体とが嵌合せしめられている。第１の配線基板２ａ及び第２の配線基板２ｂは、変形自在なフレキシブル基板により構成されており、その端部において折り曲げられている（図２参照）。そして、第１の配線基板２ａと第２の配線基板２ｂとが近接した位置にて、第１の配線層４ａと第２の配線層４ｂとが電気的に導通するように接触されている。【００９６】
第１の半導体基板６ａと第２の半導体基板６ｂとは、図２に示すように、対向配置されている。これらの間は、反射戻り光を抑制するために、光屈折率を有する光透過性樹脂や液体等を充填してもよい。【００９７】
第１の出射光は、第１の半導体基板６ａを通過した後にフォトダイオード９に入射する。本実施形態１においては、表面入射型のものであって、かつ、安価に入手可能であって最も汎用的なフォトダイオードを用いた。これにより、部品の低コスト化を期待することができる。また、このような汎用的なフォトダイオードの場合、受光径がおよそ２００［μｍ］程度であり、後方出射光２１の光スポット径よりも十分大きいため、後方出射光２１をフォトダイオード９で受光させるための位置合わせを精密に行う必要がない。【００９８】
次に、本実施形態２に係る光送信モジュールの製造方法について説明する。
まず、ステップＳ１１として、第１の配線基板２ａを第１の筐体１ａに固定する。固定手段としては、例えば、接着剤を用いることができる。第１の配線基板２ａ上には、予め所望の位置にフォトリソグラフィー工程等により第１の配線層４ａを形成しておく。また、第１の配線基板２ａには、光ファイバ３を挿入するための貫通穴を設けておく。第１の筐体１ａも同様にして、光ファイバ３を挿入するための貫通穴を予め設けておく。そして、これらの第１の筐体１ａと第１の配線基板２ａとを、貫通穴の位置が一致するように位置合わせをした上で固定する。【００９９】
次に、ステップＳ１２として、面発光型レーザ７が一体的に形成された第１の半導体基板６ａを、第１の配線基板２ａ上に実装する。本実施形態２においては、直径２５［μｍ］の第１の金バンプ５ａを第１の配線基板２ａ上に圧着によりフリップチップ実装した。このように実装することにより、面発光型レーザ７は、第１の配線基板２ａ上に形成された第１の配線層４ａ及び第１の金バンプ５ａを通じて駆動されることになる。
実装するに際しては、第１の半導体基板６ａの主面Ｐ１と第１の配線基板２ａとが、第１の金バンプ５ａを介して対向するように実装する。金バンプに代えて、半田バンプ等を用いてもよい。【０１００】
次に、ステップＳ１３として、第２の配線基板２ｂを第２の筐体１ｂに固定する。固定手段としては、例えば、接着剤を用いることができる。第２の配線基板２ｂ上には、予め所望の位置にフォトリソグラフィー工程等により第２の配線層４ｂを形成しておく。【０１０１】
次に、ステップＳ１４として、フォトダイオード９が一体的に形成された第２の半導体基板６ｂを、第２の配線基板２ｂ上に実装する。本実施形態２においては、直径２５［μｍ］の第２の金バンプ５ｂを第２の配線基板２ｂ上に圧着によりフリップチップ実装した。このように実装することにより、フォトダイオード９は、第２の配線基板２ｂ上に形成された第２の配線層４ｂ及び第２の金バンプ５ｂを通じて駆動されることになる。
実装するに際しては、第２の半導体基板６ｂの主面Ｐ３と第１の配線基板２ａとが、第２の金バンプ５ｂを介して対向するように実装する。この際、用いる金バンプの粒径を変えて、面発光型レーザ７の第１の出射光の出口面に対してフォトダイオード９の入射面を斜めに実装し、反射戻り光を抑制するように構成してもよい。【０１０２】
続いて、ステップS１５として、第１の筐体１ａ及び第１の配線基板２ａに設けられた貫通穴に光ファイバ３を挿入し、位置合わせをした上で固定する。光ファイバ３を第１の筐体１ａ及び第１の配線基板２ａの貫通穴に挿入した後に、面発光型レーザ７からの出射光が入射される側と、その反対側のファイバ端からそれぞれ赤外光を入射させる。また、面発光型レーザ７の後方出射光が出射される位置に赤外線カメラを配置する。そして、光ファイバ３から出射されて、面発光型レーザ７を透過した赤外光を赤外線カメラで観察し、その画像を見ながら光ファイバ３と面発光型レーザ内に備えられた不図示の活性層との光軸調整を行い、光軸が定まった時点で光ファイバ３を第１の筐体１ａに固定する。固定手段としては、例えば、紫外線硬化樹脂等を用いることができる。【０１０３】
続いて、ステップＳ１６として、第１の筐体１ａと第２の筐体１ｂの係合部、被係合部とを嵌合せしめる。嵌合手段としては、例えば、第１の筐体に係合部（例えば、ピンや凸状部）、第２の筐体に被係合部（例えば、孔部や凹部）を設け、これらを嵌合せしめることにより行うことができる。第１の筐体と第２の筐体とを嵌合せしめることにより、第１の配線層４ａと第２の配線層４ｂとが第１の配線基板２ａ及び第２の配線基板２ｂの端部において当接され、電気的に導通する。【０１０４】
なお、ステップＳ１６の前後に、反射戻り光を抑制するために面発光型レーザ７とフォトダイオード９との間に上記実施形態１に記載の光透過性樹脂や液体等を充填してもよい。【０１０５】
本実施形態２に係る光送信モジュールによれば、面発光型レーザ７とフォトダイオード９とが近接して配設されているので、上記第２の従来例より面発光型レーザとフォトダイオードとを近接させることができる。すなわち、第１の半導体基板６ｂの厚みと、部品の精度とにより決定される。例えば、第１の半導体基板６ａの厚さを１００［μｍ］とした場合、フォトダイオード９と面発光型レーザ７との距離を１２０［μｍ］程度にすることができる。このため、面発光型レーザ７の後方出射光のフォトダイオード９での受光効率を高めることができる。その結果、前方出射光と後方出射光との光出力比を大きく変えることが可能となり、集積光部品の光出力の改善や低消費電力化を達成することができる。【０１０６】
また、本実施形態２に係る光送信モジュールによれば、安価に入手可能であって、最も汎用的な表面入射型のフォトダイオードを利用することができる。このため、部品の低コスト化を実現できる。さらに、反射戻り光を簡易な方法により抑制可能であるので、実装コストの低減も実現できる。
【図１】
2006030578.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【手続補正書】
【提出日】平成18年1月11日(2006.1.11)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】請求の範囲
【補正方法】変更
【補正の内容】
【書類名】請求の範囲
【請求項１】面発光型レーザを有する第１の半導体基板と、
表面入射型の受光素子を有する第２の半導体基板とを備えた集積光部品であって、
該第１の半導体基板が実装された第１の配線基板と、
該第２の半導体基板が実装された第２の配線基板とを備え、
該面発光型レーザから発振される第１の出射光の少なくとも一部を該表面入射型の受光素子により受光可能なように、該第１の出射光の少なくとも一部が透過可能な光透過性材料により該第１の配線基板と該第２の配線基板との配置を固定した集積光部品。
【請求項２】面発光型レーザを有する第１の半導体基板と、
表面入射型の受光素子を有する第２の半導体基板とを備えた集積光部品であって、
該第１の半導体基板が実装された第１の配線基板を固定する第１の筐体と、
該第２の半導体基板が実装された第２の配線基板を固定する第２の筐体とを備え、
該面発光型レーザから発振される第１の出射光の少なくとも一部を該表面入射型の受光素子により受光可能なように、該第１の筐体と該第２の筐体とを嵌合せしめることにより該第１の配線基板と該第２の配線基板との配置を固定した集積光部品。
【請求項３】請求項１又は２に記載の集積光部品において、
上記面発光型レーザから出射される上記第１の出射光が、少なくとも上記第１の半導体基板を通過したのちに上記受光素子に入射することを特徴とする集積光部品。
【請求項４】請求項１、２、又は３に記載の集積光部品において、
上記面発光型レーザは、上記第１の出射光とは反対側の方向に第２の出射光が発振されるものであり、
該面発光型レーザにより出射された該第２の出射光を伝搬する光学部品を備えていることを特徴とする集積光部品。
【請求項５】請求項１〜４のいずれか１項に記載の集積光部品において、
上記第１の出射光若しくは上記第２の出射光の通過経路の少なくとも一部に上記光透過性材料が配設されていることを特徴とする集積光部品。
【請求項６】請求項１〜５のいずれか１項に記載の集積光部品において、
上記光透過性材料の屈折率が、１．８５以上であって、上記第１の半導体基板の屈折率以下であることを特徴とする集積光部品。
【請求項７】請求項１〜６のいずれかに記載の集積光部品において、
上記第１の半導体基板は、上記第１の配線基板と上記第２の配線基板との間に配設され、上記第２の半導体基板は、上記第２の配線基板を介して上記第１の半導体基板と対向するように配設されていることを特徴とする集積光部品。
【請求項８】請求項１〜７のいずれか１項に記載の集積光部品において、
上記第１の半導体基板及び上記第２の半導体基板は、上記第１の配線基板と上記第２の配線基板との間に配設されていることを特徴とする集積光部品。
【請求項９】請求項１〜８のいずれか１項に記載の集積光部品において、
上記第１の出射光は、上記受光素子に入射されるまでに通過する基板の少なくとも一つの表面に該第１の出射光の一部を散乱させるための散乱手段が施されていることを特徴とする集積光部品。
【請求項１０】請求項１〜９のいずれか１項に記載の集積光部品において、
上記面発光型レーザから上記受光素子に受光されるまでの上記第１の出射光の入射距離が、該受光素子の場所に応じて異なるように位置調整手段を用いて該第２の半導体基板を配置したことを特徴とする集積光部品。
【請求項１１】請求項１０に記載の集積光部品において、
上記位置調整手段として、粒径の異なる複数のバンプを用いていることを特徴とする集積光部品。
【請求項１２】請求項１０に記載の集積光部品において、
上記位置調整手段として、上記第２の配線基板に段差を設けたことを特徴とする集積光部品。
【請求項１３】請求項１〜１２のいずれか１項に記載の集積光部品において、
上記受光素子の入射面と上記面発光型レーザの上記第１の出射光の出口面との最短距離が、１０［μｍ］以上であって、２００［μｍ］以下であることを特徴とする集積光部品。
【請求項１４】複数の光学部品と、該光学部品中を伝搬する伝搬光と、該光学部品と当接され該伝搬光の少なくとも一部を透過する光透過性樹脂とを少なくとも備える集積光部品であって、
該光透過性樹脂は、該伝搬光の波長よりも十分に小さな粒径であって、かつ、主成分となる樹脂よりも高屈折率である微粒子が混練されている集積光部品。
【請求項１５】（補正後）  請求項１〜１３のいずれか１項に記載の集積光部品において、
上記第１の出射光の波長よりも十分に小さな粒径であって、かつ主成分となる樹脂よりも光屈折率である微粒子が混練されている光透過性樹脂により、上記第１の配線基板と上記第２の配線基板との配置を固定した集積光部品。
【請求項１６】請求項１〜１５のいずれか１項に記載の集積光部品を備えた光通信装置。
【請求項１７】面発光型レーザを有する第１の半導体基板と、
該面発光型レーザからの第１の出射光の少なくとも一部を受光する表面入射型の受光素子を有する第２の半導体基板とを備えた集積光部品の製造方法であって、
該第１の半導体基板を第１の配線基板に実装し、
該第２の半導体基板を第２の配線基板に実装し、
該第１の配線基板上であって該第１の半導体基板を覆うように光透過性樹脂を塗布し、
該第２の配線基板を該光透過性樹脂上であって、該面発光型レーザから発振される第１の出射光の少なくとも一部を該表面入射型の受光素子により受光可能な位置に配置し、
該光透過性樹脂を外部刺激により硬化し、
該受光素子への配線を配設する集積光部品の製造方法。
【請求項１８】面発光型レーザを有する第１の半導体基板と、
該面発光型レーザからの第１の出射光の少なくとも一部を受光する表面入射型の受光素子を有する第２の半導体基板とを備えた集積光部品の製造方法であって、
該第１の半導体基板を第１の配線基板に実装し、
該第１の配線基板を第１の筐体に固定し、
該第２の半導体基板を第２の配線基板に実装し、
該第２の配線基板を第２の筐体に固定し、
該受光素子への配線を配設し、
該第１の筐体と該第２の筐体とを嵌合することにより第１の配線基板と第２の配線基板とを一体に固定する集積光部品の製造方法。
【請求項１９】請求項１７又は１８に記載の集積光部品の製造方法において、
上記面発光型レーザは、上記第１の出射光とは反対側の方向に第２の出射光が発振されるものであり、
該第２の出射光を伝播する光学部品と、該面発光型レーザに備えられた活性層とを該第２の出射光が該光学部品に光学的に結合するように光軸調整を行い、
該面発光型レーザと該光学部品との配置を固定することを特徴とする集積光部品の製造方法。
３１
【国際調査報告】
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2006030578.tif 000008
2006030578.tif 000009
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