(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
径の異なる複数の光部品をそれぞれの相対位置に合わせるように実装するためのガラス製の光部品表面実装用基板の製造方法であって、
第一の光部品固定用溝と、該第一の光部品固定用溝の両側にＶ溝を形成した後、第一の光部品固定用溝の中心位置と、該両側に形成されたＶ溝の各々の外側テーパ部が外側溝となるように想定、算出された仮想溝の中心位置とが一致するように補正しながら、第二の光部品固定用溝の研削加工を行うことを特徴とするガラス製の光部品表面実装用基板の製造方法。
【請求項２】
第二の光部品固定用溝が、その外側溝のみが径の大きい方の光部品と当接し、その底部が径の大きい方の光部品と当接しない形状に形成されている請求項１に記載の光部品表面実装用基板の製造方法。
【請求項３】
第二の光部品固定用溝が、当初存在していた第一の光部品固定用溝の一部を除去して形成される請求項１又は２に記載の光部品表面実装用基板の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、光部品表面実装用基板及びその製造方法、並びにこれを用いた組立品に関する。
【０００２】
【従来の技術】
光部品の接続は、非常に高精度が求められるため、多大な工数を要する作業である。
これを解決する１つの手段として、光部品搭載用ガイドを有する基板（光部品表面実装用基板）上に光部品を表面実装し、相対的な位置決めを行う方法が提案されている。
例えば、光部品表面実装用基板の一例としては、図１０に示すように、相対位置精度が確保されたファイバ固定用溝５２と、レンズ固定用溝５４とが形成されたコリメータアレイ５０が挙げられるが、接続する光部品の径が異なる場合、ロッドレンズ１５とファイバ１６との中心位置が一致するように、大きさの違う溝をそれぞれ形成する必要が生じるため、砥石の抜けが必要である研削加工では、実現不可能であった。
【０００３】
このため、現在、光部品表面実装用基板は、異方性エッチングにて両者のガイド溝を形成したシリコン製のものが主に用いられてきた。
【０００４】
しかしながら、シリコン製の光部品表面実装用基板は、熱膨張が２．４×１０-6であり、光部品であるレンズの熱膨脹（５〜１０×１０-6）と比較して、熱膨脹差が大きすぎるため、上記光部品表面実装用基板にレンズを接着固定した場合、熱変動による剥がれ等の不具合が発生するという問題があった。
【０００５】
また、シリコン製の光部品表面実装用基板は、紫外線（ＵＶ）を透過しないため、ＵＶ硬化型接着剤の使用が制限されるだけでなく、非常に脆いため、取り扱いが難しい等の問題点があった。
【０００６】
更に、シリコン製の光部品表面実装用基板は、他の光部品と接続したり、パッケージ内等に実装する際、接触する部材との熱膨脹のマッチングが必要であるが、シリコン製の光部品表面実装用基板では一義的に決まってしまうため、その使用には様々な工夫が必要であった。
【０００７】
以上のことから、最近、光部品表面実装用基板をシリコン以外のガラス等の材料（特に、ガラス）で作製することが検討されているが、ガラスで図１０の５４の様な第２の溝を形成する場合、通常の研削加工ができないため、放電や超音波加工等で作製しているが、現時点では、加工精度寸法が数十μｍ程度と悪いため、実使用することが困難であった。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、このような従来技術の有する課題を鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、寸法精度に優れ、光部品やパッケージ等の接触する部材との熱膨脹差による不具合を抑制するとともに、光部品の表面実装時における作業性を向上することができるガラス製の光部品表面実装用基板及びその製造方法、並びにこれを用いた組立品を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
即ち、本発明によれば、径の異なる複数の光部品をそれぞれの相対位置を合わせるように実装するためのガラス製の光部品表面実装用基板であって、該複数の光部品のうち径の小さい方の光部品を実装するための第一の光部品固定用溝が形成されているとともに、該第一の光部品固定用溝の両側にそれぞれＶ溝が形成され、該両側に形成されたＶ溝の各々の外側テーパ部が、前記複数の光部品のうち、径の大きい方の光部品を固定するための外側溝となるように第二の光部品固定用溝が形成されていることを特徴とするガラス製の光部品表面実装用基板が提供される。
【００１０】
また、本発明によれば、径の異なる複数の光部品をそれぞれの相対位置に合わせるように実装するためのガラス製の光部品表面実装用基板の製造方法であって、第一の光部品固定用溝と、該第一の光部品固定用溝の両側にＶ溝を形成した後、第一の光部品固定用溝の中心位置と、該両側に形成されたＶ溝の各々の外側テーパ部が外側溝となるように想定、算出された仮想溝の中心位置とが一致するように補正しながら、第二の光部品固定用溝の研削加工を行うことを特徴とするガラス製の光部品表面実装用基板の製造方法が提供される。
【００１１】
このとき、第二の光部品固定用溝は、その外側溝のみが径の大きい方の光部品と当接し、その底部が径の大きい方の光部品と当接しない形状に形成されていることが好ましい。
尚、第二の光部品固定用溝は、当初存在していた第一の光部品固定用溝の一部を除去して形成されることが好ましい。
【００１２】
また、本発明によれば、上記光部品表面実装用基板に、複数の光部品が実装されてなることを特徴とする組立品が提供される。
【００１３】
更に、本発明によれば、上記組立品が多段に積層されてなることを特徴とする積層組立品が提供される。
このとき、上記組立品に実装される光部品の一つがレンズであり、且つレンズが実装された光部品固定用溝の対向面に段差部を設けてなることが好ましい。
【００１４】
【発明の実施の形態】
本発明の光部品表面実装用基板は、径の異なる複数の光部品をそれぞれの相対位置を合わせるように実装するためのガラス製の光部品表面実装用基板であって、複数の光部品のうち径の小さい方の光部品を実装するための第一の光部品固定用溝が形成されているとともに、第一の光部品固定用溝の両側にそれぞれＶ溝が形成され、両側に形成されたＶ溝の各々の外側テーパ部が、前記複数の光部品のうち、径の大きい方の光部品を固定するための外側溝となるように第二の光部品固定用溝が形成されてなるものである。
【００１５】
これにより、本発明の光部品表面実装用基板は、従来のシリコン製のものと比較して、ガラス製であるため、光部品やパッケージ等の接触する部材との熱膨脹差による不具合を抑制することができるとともに、紫外線（ＵＶ）を透過するため、ＵＶ接着剤を使用することができ、従来のシリコン製よりも丈夫であるため、光部品の表面実装時における作業性を向上することができる。
【００１６】
以下、図面に基づき本発明を更に詳細に説明する。
図１は、本発明の光部品表面実装用基板の一例（コリメータアレイ）を示す斜視図である。
図１に示すように、本発明の光部品表面実装用基板１は、複数の光部品の内、径の小さい方の光部品を実装するための第一の光部品固定用溝２が形成されているとともに、第一の光部品固定用溝２の両側にそれぞれＶ溝（３ａ，３ｂ）が形成され、両側に形成されたＶ溝（３ａ，３ｂ）の各々の外側テーパ部（４ａ，４ｂ）が、複数の光部品のうち、径の大きい方の光部品を固定するための外側溝となるように第二の光部品固定用溝５が形成されてなるものである。
【００１７】
このとき、第二の光部品固定用溝は、図１に示すように、その外側テーパ部（４ａ，４ｂ）のみが径の大きい方の光部品と当接し、その底部が径の大きい方の光部品と当接しない形状（凹溝６）に形成されていることが、径の大きい方の光部品を所定の位置で確実に受容できるため好ましい（図３参照）。
【００１８】
尚、本発明の光部品表面実装用基板１のレイアウトやパターンは、特に限定されず、基板表面に実装する光部品に応じて適宜、変更修正することができる。
【００１９】
次に、本発明の光部品表面実装用基板の製造方法を図２に従って説明する。
まず、図２に示すように、（１）第一の光部品固定用溝２と、第一の光部品固定用溝２の両側にＶ溝（３ａ，３ｂ）をガラス基板に形成した後、（２）第一の光部品固定用溝２の中心位置と、両側に形成されたＶ溝（３ａ，３ｂ）の各々の外側テーパ部（４ａ，４ｂ）が外側溝となるように想定、算出された仮想溝８の中心位置とが一致するように補正しながら、第二の光部品固定用溝５の研削加工を行う。
このとき、第二の光部品固定用溝５は、当初存在していた第一の光部品固定用溝２の一部を除去して形成され、その外側テーパ部（４ａ，４ｂ）のみが径の大きい方の光部品と当接し、その底部が径の大きい方の光部品と当接しない形状（凹溝６）に形成されていることが好ましい。
尚、凹溝６は、それほど高精度である必要がないため、超音波加工で形成することができる。
【００２０】
ここで、本発明の製造方法では、各溝の狙い寸法よりやや手前の段階まで研削した状態で、各溝の寸法を測定し、所望の寸法までの必要加工量を測定結果から把握した上で、最終仕上げ研削加工を行うことが重要である。
これにより、最終仕上げ研削加工における研削代を最小限（例えば、１０μｍ程度）に抑制することができるため、研削抵抗負荷が小さく、高精度の研削加工をすることができる。
特に、（２）の場合、上記の方法に加えて、両側に形成されたＶ溝の各々の外側テーパ部が外側溝となるように想定された仮想溝の中心位置を演算プログラムで算出し、この中心位置と、第一の光部品固定用溝の中心位置とが一致するように補正しながら研削加工を行うことが重要である。
【００２１】
これは、ガラス基板に溝加工を施す場合、砥石による研削加工で行われるため、想定した溝の角度を正確に再現できない場合があるだけでなく、研削加工における接触面積や研削抵抗が大きくなるため、研削加工機の精度という観点から、想定される溝の寸法とずれることが頻繁に発生するからである。
一方、たとえ単位時間当たりの研削量を少なくしても、深さ数百μｍもある溝をサブミクロンオーダーの精度で研削加工することは困難である。
【００２２】
また、本発明の製造方法では、各溝の寸法をサブミクロンオーダーの精度で正確に測定することが必要不可欠であるので、例えば、図２に示すように、接触式形状測定器のスタイラス（触針）４０を各溝（２，３）の長手方向に対して垂直に移動させて、各溝当たり２０点以上の表面上の点を測定し、これらの測定値の中から各溝のエッジ部分及び溝底部分をそれぞれ少なくとも１０μｍ以上の長さにわたって除去し、有効測定長が４０μｍ以上の測定データをもとに各溝の側面形状を直線で形成される形状として算出することが好ましい（特公平６−７９０９８号公報参照）。
【００２３】
尚、本発明で用いる接触式形状測定器は、特に限定されないが、例えば、ランクテーラホブソン社製フォームタリサーフを好適に用いることができる。
【００２４】
以上のことから、本発明の製造方法では、通常の研削加工では困難であった、径の異なる複数の光部品をそれぞれの相対位置を合わせるように実装するための光部品固定用溝を、サブミクロンオーダーの精度で研削加工することができる。
【００２５】
更に、本発明の組立品（光部品表面実装用基板に、複数の光部品が実装されたもの）の各例について図面に基づいて説明する。
図３は、図１に示す光部品表面実装用基板（下基板）を用いて作製されたコリメータの一例を示すものであり、（ａ）は正面透視図、（ｂ）は左側面透視図である。
図３に示すコリメータ１０は、下基板である第一の光部品固定用溝（光ファイバ固定用溝）２に光ファイバを設置し、上基板（光部品押さえ基板）１８で光ファイバを押さえ、ＵＶ接着剤で固定した後、第二の光部品固定用溝（レンズ固定用溝）５と上基板１８から形成されたレンズ搭載部にロッドレンズ１５を設置し、ＵＶ接着剤で固定して作製されたものである。
このとき、上記コリメータ１０は、第一の光部品固定用溝２と第二の光部品固定用溝５との相対位置ズレを１μｍ以下にすることができるため、十分な光学特性を確保することができる。
【００２６】
ここで、第二の光部品固定用溝５へ固定するレンズは、分布屈折率型ロッドレンズ（ＧＲＩＮレンズ）、凸レンズ、平凸レンズ、ボール型レンズが考えられる。
なお、第一、第二の光部品においてそれぞれ出射、入射光の反射が懸念される場合、例えば、第一の光部品が光ファイバの場合、▲１▼斜めカット（８°カット）光ファイバ１９の使用（図４（ｂ）参照）、▲２▼反射防止膜の形成、▲３▼屈折率整合剤９０の使用（図４（ａ）参照）等を適宜行えばよい。
特に、図４（ｂ）に示すように、斜めカット光ファイバ１９と、第二の光部品としてＧＲＩＮレンズ７２を組み合わせる場合、ＧＲＩＮレンズ７２もファイバ側に於いて斜め研磨されたものを使用すると良い。
【００２７】
また、本発明の組立品の他の例は、図５に示すように、コリメータを多心にした光部品表面実装用基板を用いた多心ファイバコリメータ（例えば、フィルター型の合分波器等）２０である。
【００２８】
ここで、多心ファイバコリメータ、即ちコリメータアレイは、例えば、以下に示すように作製することができる（図６〜７参照）。
図６に示すように、基板（光部品表面実装用基板）６０の材料は、Ｐｙｒｅｘガラスとし、基板６０の設計はファイバピッチ（レンズピッチ）１．２５ｍｍ、基板厚１．５ｍｍ、基板幅１６ｍｍ、基板長１４．５ｍｍ、心数１２とした。
基板６０の長さ方向の構成は、レンズ搭載溝部２．５ｍｍ、ファイバ搭載溝部４ｍｍ、光ファイバ曲げ緩和部５ｍｍ、ファイバ被覆部収納部３ｍｍとした。
上記基板６０に、まずファイバ溝６６を研削加工にて１２本、１．２５ｍｍピッチで形成し、次にレンズ溝６５を形成した。
このとき、ファイバ溝６６の溝仮想中心とレンズ溝６５の仮想中心とを荒研削した後、接触式形状測定器にて相対位置を計測し精研削を行った（これにより両溝の仮想中心相対位置精度は±０．５μｍとなった）。
次に、中心厚２．５ｍｍ、径１ｍｍ、曲率半径１．０ｍｍＲの平凸型レンズ７０を用意し、レンズ溝６５へ固定した。
【００２９】
このとき、レンズ焦点距離と空間を飛ばしたい光の形態によるが、レンズ固定位置は、ファイバ溝６６端部より離して置くのが望ましい。
なお、図６では、平行光を伝搬したいため、平凸型レンズ７０の焦点距離を考慮して、ファイバ溝６６端部から約０．４ｍｍ離した位置（図７のｔ参照）に、平凸型レンズ７０を接着固定した。
尚、より高い信頼性を求める場合、押さえ基板６２でレンズの固定を行うと良い。
また、図６では、基板６０端面より平凸型レンズ７０が突き出した形となっているが、基板６０端面より平凸型レンズ７０が凹んだ位置にあっても良い。
これにより、接着剤が出射面へ上がってくることにより発生する光の乱反射を防止することができるだけでなく、レンズ端面にキズ等発生することを防止することができる。
尚、平凸型レンズ７０が基板６０端面に対して突き出している場合（図５参照）には、傷等の発生を防止すべく透光性の保護膜を設けてもよい。
特に、粘性が高いエポキシ系の接着剤を用いる場合には、接着剤の出射面への上がり込みがほぼないため、光の乱反射及びレンズ端面の傷等を防止する観点から、基板６０端面よりも平凸型レンズ７０が凹んでいる方がより好ましい。
【００３０】
更に、あらかじめ端面カットした光ファイバ１６を準備しこれをファイバ溝６６に搭載する。
このとき、光ファイバの光軸方向位置調整は、図７に示すように、出射光の広がり角をモニタリングしながらその角度が最小となるよう位置調整した。
尚、検出するパラメータは、広がり角のみならず、例えば、ビーム径を検出しながら光ファイバの光軸方向位置調整を行っても良い。
また、図７では、ファイバ側において光軸方向の調整を行ったが、レンズ側において同様の調整を行っても良い。
【００３１】
以上のような位置調整の後、光ファイバ１６を押さえ基板６３にてファイバ溝６６に対し確実に接触させ接着剤６７にて固定することにより、図６に示すような極めて位置精度の高いコリメータアレイを得ることができる。
【００３２】
次に、図６に示すコリメータアレイを発展させた２次元配列型コリメータアレイ（積層組立品）は、例えば、以下に示すように作製することができる。
２次元配列型コリメータアレイ８０の設計は、縦ピッチ及び横ピッチ１．２５ｍｍ、ｃｈ数は横６ｃｈのコリメータアレイを４段積層するタイプとした（図８参照）。
また、図８に示すように、各基板６０の積層方法は、高精度にガイドピン８４を倒立させたガイドピン治具８２へ各基板６０に形成した（ガイドピン８４との接触を確保するための）ガイド溝８６を合わせ込むことで高精度に多段積層をするようにした。
尚、使用したレンズは、中心厚２．５ｍｍ、径１ｍｍ、曲率半径１．０ｍｍＲの平凸型レンズとした。
【００３３】
各層の基板設計においては、積層時に平凸型レンズ７０と基板６０との干渉を防ぐため、レンズ溝６５裏部（即ち、レンズが実装された光部品固定用溝の対向面）に段差部６８を加工した（図８（ｂ）参照）。
【００３４】
以上のように作成された基板に、まず図６に示すコリメータアレイと同様に、光ファイバ１６と平凸型レンズ７０を光軸方向調整によりそれぞれ搭載し、６心コリメータアレイ（１次元）を４個作製した。
次に、ガイドピン治具８２のガイドピン８４に対し各１次元コリメータアレイ６０を確実に接触させることで位置決めし、次の１次元コリメータアレイ２０を同様にガイドピン治具８２へ搭載、上下のコリメータアレイ６０同士を接着する。
これを繰り返すことで高精度に積層方向の位置決めをし、２次元配列型コリメータアレイ８０を得ることができる。
【００３５】
更に、本発明の組立品の更に他の例は、図９に示すアイソレータ用表面実装基板（コリメータを対向型にした形態の光部品表面実装用基板）３０を用いたアイソレータ用コリメータである。
【００３６】
尚、本発明の組立品は、特に限定されず、基板表面に実装する光部品に応じて多種多様な光モジュールを作製することができる。
【００３７】
【発明の効果】
以上の通り、本発明によれば、寸法精度に優れ、光部品やパッケージ等の接触する部材との熱膨脹差による不具合を抑制するとともに、光部品の表面実装時における作業性を向上することができるガラス製の光部品表面実装用基板及びその製造方法、並びにこれを用いた組立品を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の光部品表面実装用基板の一例（コリメータアレイ）を示す斜視図である。
【図２】  本発明の光部品表面実装用基板の製造方法を示す説明図である。
【図３】  図１に示す光部品表面実装用基板を用いて作製されたコリメータの一例を示すものであり、（ａ）は正面透視図、（ｂ）は左側面透視図である。
【図４】  本発明の光部品表面実装用基板を用いて作製されたコリメータの他の例を示すものであり、（ａ）は屈折率整合剤を使用した場合、（ｂ）は斜めカットファイバを使用した場合、における側面透視図である。
【図５】  本発明の組立品の一例（多心ファイバコリメータ）を示す側面図である。
【図６】  本発明の組立品の他の例（多心ファイバコリメータ）を示す側面透視図である。
【図７】  本発明の組立品の作製時における光ファイバの光軸方向位置調整の方法を示す説明図である。
【図８】  本発明の組立品の更に他の例（２次元配列型コリメータアレイ）を示すものであり、（ａ）は正面図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ断面図である。
【図９】  本発明の組立品の別の例（アイソレータ用コリメータ）に使用する光部品表面実装用基板を示す正面図である。
【図１０】  従来の光部品表面実装用基板（コリメータアレイ）の一例を示す斜視図である。
【符号の説明】
１…光部品表面実装用基板（アイソレータ［下基板］）、２…第一の光部品固定用溝（ファイバ固定用溝）、３…Ｖ溝、４…外側テーパ部、５…第二の光部品固定用溝（レンズ固定用溝）、６…凹溝、８…仮想溝、１０…コリメータ、１４…レンズ搭載部、１５…ロッドレンズ、１６…光ファイバ（素線ファイバ）、１７…光ファイバ被覆部、１８…上基板（光部品押さえ基板）、１９…斜めカット光ファイバ、２０…多心ファイバコリメータ（コリメータアレイ）、３０…アイソレータ用表面実装基板、３２…ファイバ固定用溝、３４…ボールレンズ固定用溝、４０…スタイラス（触針）、５０…従来のコリメータアレイ、５２…ファイバ固定用溝、５４…レンズ固定用溝、６０…基板（光部品表面実装用基板）、６２…押さえ基板（レンズ用）、６３…押さえ基板（ファイバ用）、６４…押さえ基板（ファイバ被覆部用）、６５…レンズ溝、６６…ファイバ溝、６７…接着剤、６８…段差部、７０…平凸型レンズ、７２…ＧＲＩＮレンズ、８０…２次元配列型コリメータアレイ、８２…ガイドピン治具、８４…ガイドピン、８６…ガイド溝、９０…屈折率整合剤。
【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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