JP3570882B2

JP3570882B2 - 光素子実装基板、該実装基板を用いた光モジュール、およびそれらの製造方法

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Publication number: JP3570882B2
Application number: JP05362298A
Authority: JP
Inventors: 道之天野; 俊一東野; 弘次佐藤; 保暁田村; 了行吉村; 暁都丸; 三郎今村; 俊和橋本; 義人首藤; 健児横山; 治樹小澤口; 真疋田; 泰文山田; 邦治加藤; 雅弘柳澤; 彰夫杉田
Original assignee: Nippon Telegraph and Telephone Corp
Current assignee: Nippon Telegraph and Telephone Corp
Priority date: 1997-03-13
Filing date: 1998-03-05
Publication date: 2004-09-29
Anticipated expiration: 2018-03-05
Also published as: JPH11287926A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、受光、発光、光分岐、光合波、光切り替え、光変調などの機能を有する光機能部品と、光ファイバとを、精度よく、容易に接続することのできる光素子実装基板、および光機能部品と光素子実装基板とからなる光モジュールとに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
平面光導波回路を用いた光部品において、ミクロン単位の位置合わせを必要とする光導波路と光ファイバとの接続を簡素化することは、作製コストを低減する上で極めて重要である。また、高速の信号を処理する光機能部品においては、電気配線が微細なため、ファンアウト構造を設けて電気的な接続を行う必要があった。また、光素子は信頼性の観点から一般的に封止が必要とされるが、ファイバ接続部や電気配線部の構造を有する光モジュールにおいては、その構造の上の容積の大きな領域を封止する必要があり、実装容量や封止効果の観点から問題があった。
【０００３】
以下に従来の光モジュールの構造のいくつかを示す。
【０００４】
（従来例１）
“Ｓｅｌｆ−ａｌｉｇｎｅｄｆｉｉｐ−ｃｈｉｐａｓｓｅｍｂｌｙｏｆｐｈｏｔｏｎｉｃｄｅｖｉｃｅｓｗｉｔｈｅｌｅｃｔｒｉｃａｌａｎｄｏｐｔｉｃａｌｃｏｎｎｅｃｔｉｏｎｓ ”，Ｍ．Ｊ．Ｗａｌｅ，ｅｔａｌ．，ＩＥＥＥＴｒａｎｓ．Ｃｏｍｐ．，Ｈｙｂｒｉｄｓ，Ｍａｎｕｆａｃｔ．Ｔｅｃｈｎｏｌ．，Ｖｏｌ．１３，Ｎｏ．４（１９９０）
図３１は、光導波路と光ファイバとの光結合を与える実装構造の従来例である。この例では、Ｖ状の形状を形成したＳｉ基板３上に光ファイバ２を固定して、光機能部品１の光導波路１ａと結合させる構造を実現している。この際、光導波路１とＶ溝基板３は、半田３−３１の表面張力により自動的にアライメントされる。このように、光ファイバ２をＶ溝３ａにより正確に位置決めできても、光ファイバ２と光導波路１の位置を正確に決める必要があるため、実装にかかる負担が大きい。この例では、半田３−３１による自動アライメントを用いているが、半田接合の際に表面張力の効果を出すために、リフロー条件の最適化などが必要である。
【０００５】
（従来例２）
“フォトダイオードアレイとサブキャリアの高インピーダンス高周波クロストーク特性”、近藤他、１９９４年電子情報通信学会春期大会、Ｃ−２９７
図３２は、電極を有する光部品のパッケージングにおける従来例である。能動動作をする光部品は高速な光伝送に用いられる場合が多い。このため、電気配線などを集積化する必要がある。一方、このような部品をモジュールとして実装するためには電極を取り出して外部と接合させるためのリードを形成する必要がある。この例では、アレイ化した４チャンネルの光素子（フォトダイオード）１−３を光機能部品１に搭載し、そこから、まずボンディング用の電極１−４に展開し、ボンディングワイヤ１０１、チップ抵抗１０２、ボンディングワイヤ１０１を介して、さらにパッケージ（光実装基板）３のリード線３−３０へ展開されている。このように、集積化された光部品をパッケージングするためには、電極取り出し構造やワイヤボンディングなどが必要である。
【０００６】
（従来例３）
“無調整実装型モジュールの自動組立検討”、中川剛二他、電子情報通信学会１９９５年エレクトロニクスソサエティ大会講演論文集Ｃ−１８７
図３３に気密封止された光モジュールの従来例を示す。光素子（レーザーダイオード）１−３は、Ｓｉ基板上に取付けられた光機能部品１を形成している。光素子実装基板としてパッケージ３には電気信号伝送用電気ケーブル３−４０と光ファイバ２が取り付けられる。光ファイバ２は押さえ蓋５によりＳｉ基板上に固定される。これらの工程の後、光機能部品１全体が封止される形態で封止蓋３−５０が気密シールされ、完全な気密状態を取る構造となっている。このように、気密封止する場合は、特別な容器が必要で、実装容積が大きくなり、かつ、電気信号伝送用電気ケーブルを用いているため、伝送距離が長くなりやすく、電気特性上、高周波に対応しにくい構造となっている。このような封止形態である限り、電気配線部が複雑化するにつれ、これら容積の増大や信号の劣化の問題が顕著になることは明らかである。
【０００７】
以上の従来例にあるように、光部品を実装するためには、光導波路と光ファイバの光軸調整や微細な電極から電極を取り出すための構造が必要であり、かつ厳重な封止が求められるため、実装にかかる負担が非常に大きかった。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
上記したように、平面光導波回路を用いた光モジュールにおいて、光導波路と光ファイバとの接続では、精密な位置決めを行うために、従来、ファイバガイド構造を用いたとしても、高精度な位置合わせ装置あるいは高度な実装技術が必要であった。
【０００９】
また、例えば、熱光学効果を利用した光スイッチや、光半導体素子を光導波路基板上に実装したハイブリッド光モジュールのように、光導波回路上に能動部分を有する光モジュールを製作するためには、上記の光ファイバ接続の問題とともに電気接続の問題も発生した。すなわち、光導波回路の電気配線部をパッケージなどの別のパーツに接続するためにワイヤボンディングが必要となる。特に、光信号の特性を活かして高速な信号を扱う場合は光モジュールに高密度な電気配線が必要とされ、電気配線の引き回しをなくしたり、電気パッドなどを微細化する必要があり、微細な電極パターン上へのボンディングなど電気接続工程が煩雑であった。
【００１０】
さらに、上記のハイブリッド光モジュールでは、半導体光素子周囲の封止が必要であり、このために、封止蓋を取り付ける工程も必要であった。この方法には、光モジュールの容積増大や容積増大による電気配線長の増大による電気信号への悪影響などの問題があった。
【００１１】
このように、従来の光導波回路モジュールの実装にあたっては、光ファイバ接続工程のみならず、電気接続工程、さらに、封止工程という多くの工程を必要とし、しかも正確な位置合わせを行うことが要求された。
【００１２】
本発明の目的は、光機能部品と光ファイバとの接続において、光接続のみならず、電気接続さらには封止まで含めたすべての位置合わせ工程を簡略化でき、さらに位置合わせの寸法精度も向上させることのできる光素子実装基板および光モジュールの構成、そしてそれらの製造方法を提供することにある。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
前記課題を解決するために、本発明の光素子実装基板は、光導波路を有する光機能部品の該光導波路と光ファイバとの光接続を実現する光素子実装基板であって、該光素子実装基板は、前記光機能部品を挿入固定するための凹状構造部を有し、かつ該光機能部品の水平および垂直基準構造と当接し該光機能部品の水平方向および垂直方向の位置決めを行うための水平および高さ基準構造部、ならびに前記光ファイバを挿入保持するとともに前記光導波路に光接続する位置に該光ファイバを位置決めするためのファイバ整列部を有する合成樹脂組成物の成形体からなり、前記合成樹脂組成物はその成形収縮率が１％以下であり、該成形収縮率が等方的もしくはその値の最大値と最小値との比が１．５以下である、熱硬化性樹脂としてエポキシ樹脂を、無機充填材として石英粉末を含有する組成物もしくは非晶性高分子としてポリエーテルサルホン、ポリスルホン、ポリエーテルイミドまたはそれらの混合物を、無機充填材として無機結晶粉末、ガラス粉末またはそれらの混合物を含有する組成物からなることを特徴とする。上記光素子実装基板は、前記光機能部品を該光機能部品の前記光導波路を搭載した基板面を下向きに位置決めを行うための水平および高さ基準構造部を有する光素子実装基板を包含する。
【００１４】
本発明の光素子実装基板は、電気配線パターンをさらに有し、該電気配線パターンは電極パターンを有する前記光機能部品との電気接続を行うために、該光機能部品を前記光ファイバに対して位置決めしたときに該光機能部品の電極パターンの電極パッドに対峙する位置に設けられている光素子実装基板を包含する。
【００１５】
本発明の光素子実装基板は、前記凹状構造部の低部に窪み部をさらに有し、該窪み部は光導波路と光結合する光素子を有する前記該光機能部品を、前記光導波路および光素子を搭載した基板面を下向きに、前記光ファイバに対して位置決めしたときに、前記光素子に対峙する位置に設けられている光素子実装基板を包含する。
【００１６】
本発明の光素子実装基板は、複数の前記水平および高さ基準構造部をさらに有し、該複数の水平および高さ基準構造部のそれぞれに複数の前記光機能部品がそれらの光機能部品相互間の水平および垂直方向が位置決めされる光素子実装基板を包含する。
【００１７】
本発明の光素子実装基板において、前記ファイバ整列部は断面Ｖ形の溝もしくは円筒形となっている。
【００１９】
本発明の光素子実装基板において、前記ファイバ整列部に、光ファイバを着脱可能とする着脱構造が形成されていてもよい。
【００２０】
本発明の光素子実装基板において、前記水平基準構造部は、前記光機能部品の前記光導波路からの出射光の光軸に平行な軸に対して線対称な位置に配置されている少なくとも一対の面、線および／または点からなる水平基準構造部を当接させる、前記光素子実装基板上の少なくとも一対の面、線および／または点である。また、上記光素子実装基板の前記水平基準構造部を構成する前記一対の面は、前記光機能部品に形成されたリブ状突起部分を斜めに加工した一対の係止面からなる水平基準構造部に当接させる一対のノッジ状ガイドの斜め側面からなる係止面であることが好ましい。
【００２１】
本発明の光素子実装基板において、該基板の前記基準構造部と前記光機能部品の一部には、それぞれ、相互に嵌合して該基板への前記光機能部品の位置決めを行う嵌合形状部が形成されていてもよい。該光素子実装基板においては、前記基準構造部の嵌合形状部が段差により仕切られた形状であり、前記光機能部品の環状形状部が前記段差により仕切られた形状に嵌合する形状となっている。
【００２２】
本発明の光素子実装基板において、高さ基準構造部は、前記光機能部品の垂直基準構造部である光機能部品の底面に当接させる前記凹状構造の底面、もしくは凹状構造の底部に設けた突起構造の稜線または頂点の配列で形成される仮想面とすることができる。また、上記垂直基準構造部は、前記光機能部品の垂直基準構造部を当接させるノッジ状ガイドの上面とすることもできる。この場合、光機能部品の垂直基準構造部として、該光機能部品に形成されたリブ状突起の形成により露出した該光機能部品の基板面を適用することができる。本発明の光素子実装基板には、さらに前記光機能部品が当接する該基板の設置部分に余分な接着剤を逃がすための少なくとも一つの溝が形成されていることが好ましい。
【００２３】
本発明の光素子実装基板は、前記光機能部品を取り付けた該基板に前記光ファイバを接続した後、該基板に固定することにより、前記光ファイバを整列状態で保持する蓋体を、さらに有することができる。
【００２４】
本発明の光素子実装基板は、該基板に高分子光導波回路が実装された構造部をさらに含む光素子実装基板を包含する。
【００２７】
本発明の光素子実装基板において、前記合成樹脂組成物は、熱硬化性樹脂または非晶性高分子を主成分とし、無機充填材を含有している。
【００２８】
好ましい合成樹脂組成物は、前記熱硬化性樹脂としてエポキシ樹脂を、無機充填材とし石英粉末を含有する組成物、または非晶性高分子としてポリエーテルサルホン、ポリスルホン、ポリエーテルイミドまたはこれらの混合物を、無機充填材として無機結晶粉末もしくは無機ガラス粉末もしくはこれらの混合物する組成物である。
【００３４】
本発明の光素子実装基板の一態様は、光導波路または／および受光素子または／および発光素子および前記光素子を駆動制御するための電子回路を有する光機能部品の該光導波路と光ファイバとの光接続および電気的接続を実現する光素子実装基板であって、該光素子実装基板は、前記光機能部品を挿入固定する凹状構造、前記光機能部品の水平方向および垂直方向の位置決めを行うための水平および高さ基準構造部、前記光ファイバを挿入保持するとともに前記光導波路に光接続する位置に該光ファイバを位置決めするためのファイバ整列部、ならびに前記電子回路の電極パターンの電極パッドに対峙して位置した電気配線パターンを有する。
【００３５】
本発明の上記光素子実装基板の製造方法は、前記合成樹脂組成物を金型を用いて射出成形またはトランスファー成形により成形することを特徴とする。
【００３８】
また、本発明の光モジュールは、前記光素子実装基板のいずれかに光機能部品と光ファイバとが実装されてなる光モジュールであって、前記光機能部品の水平および垂直基準構造部のそれぞれが前記光素子実装基板の水平および高さ基準構造部のそれぞれに当接されており、かつ前記光ファイバが前記光素子実装基板の光ファイバ整列部に挿入されていることにより、前記光機能部品と光ファイバとの光接続が実現されていることを特徴とする。
【００３９】
本発明の光モジュールにおいて、前記光機能部品は、光導波路、光導波路に光接続されている受光素子および光導波路に光接続されている発光素子から選択される１または２以上の光素子で構成される。また、前記光ファイバには光コネクタが装着されている。また、前記光ファイバは光ファイバテープに装着されていてもよい。
【００４０】
さらに、本発明の光モジュールは、前記光機能部品が前記光素子を駆動制御する電子回路を有し、該電子回路を構成する電極パターンの電極パッドと、該電極パッドに対峙する位置に設けられた前記光素子実装基板の電気配線パターンとの間に電気的接続が実現されているとともに、前記ファイバ整列部に挿入した光ファイバと前記光導波路との位置合わせがなされ光接続が実現されている光モジュールを包含する。
【００４１】
本発明の光モジュールは、前記光導波路と光結合する光素子を有する前記光機能部品が、前記光導波路および光素子が搭載された基板面を下向きに、前記光素子実装基板に位置決めされて実装されている光モジュールを包含する。
【００４２】
さらにまた、本発明の光モジュールは、前記光機能部品が複数であり、これら光機能部品相互間の水平および垂直方向が位置決めされている光モジュールを包含する。
【００４３】
本発明の光モジュールにおいて、前記光機能部品の水平基準構造部は、該光機能部品の光導波路のクラッド部分をエッチングして作製した壁面とすることができる。
【００４４】
本発明の光モジュールにおいて、前記光機能部品の水平基準構造部は、該光機能部品に形成されたリブ型の突起とすることができる。
【００４５】
前記リブ型の突起は、前記光機能部品のリブ型に形成された光導波路であってもよい。
【００４６】
本発明の光モジュールにおいて、前記光機能部品の高さ基準面（垂直基準構造部）は、該光機能部品の光導波路のクラッド部分が基板面まで取り除かれて露出した露出基板面とすることができる。
【００４７】
本発明の光モジュールにおいて、前記光機能部品の水平基準構造部は、該光機能部品の光導波路のクラッド部分に該光導波路の長手方向に斜めに形成された一対の係止面とすることができ、該係止面が前記光素子実装基板の水平基準構造部を構成する一対の係止面に当接している光モジュールを包含する。
【００４８】
前記光機能部品の一対の係止面は、前記光導波路からの出射光の光軸に平行な軸に対して線対称な位置に配置されていることが好ましい。
【００４９】
本発明の光モジュールにおいて、前記光機能部品と前記光素子実装基板との間隙に絶縁性の封止用樹脂が充填されていてもよい。
【００５０】
本発明の光モジュールにおいて、前記光機能部品と前記光素子実装基板と間隙の大きさを調整することで特定の部分への樹脂の侵入を抑制することができる。
【００５１】
本発明の光モジュールにおいて、光素子に対峙した位置に設けられた光素子実装基板の前記窪み部に絶縁性でかつ透明な樹脂が充填されることにより、光素子の封止が実現される。
【００６４】
また、本発明の光モジュールは、前記光機能部品が実装され、前記光ファイバが接続された前記光素子実装基板の上部もしくは全体が樹脂モールドにより封止される。
【００６５】
【発明の実施の形態】
前述のように、本発明では、前記課題を解決するために、光導波回路を位置決めを簡略化するためのガイド構造を有する光素子実装基板上に搭載するだけで、ファイバ接続、電気接続、封止に関わる位置合わせが高い精度で完了するようにした。
【００６６】
その手段として、はじめに光素子実装基板の構造を開示し、この光素子実装基板を用いた光モジュールの構成を提供する。さらに、本発明では、これらの製造方法を提供する。
【００６７】
本発明の光素子実装基板では、基板上の水平および垂直基準構造部から一定の距離のところに光ファイバ整列溝ならびに電気配線パターンを設けている。また、光機能部品上に上記光素子実装基板の基準構造部に対応する水平および垂直基準構造部を設けるとともに、この基準構造部から所定距離のところに光導波路および電極パターンを設けるようにしたので、光素子実装基板の各基準構造部が光機能部品の基準構造部と一致するように光機能素子を搭載するだけで、光ファイバとの位置合わせ、光機能部品の電極と光素子実装基板上の電気配線間の位置合わせが同時に実現できる。
【００６８】
前記基準構造部は、面状、線状、および点状の構造が考えられる。つまり、基準面、基準線、基準点により位置決めする。基準面とは、平面もしくは局面を示し、基準線とは突起構造の稜線部を示し、基準点とは、突起構造の頂点部を示す。これらに加えて、基準線および基準点として、線状または点状に印刷したマークでもよい。このマークは、光学読みとりによる位置決めを行う場合に適する。さらに、点状の基準構造部として、穿孔でもよい。前記基準線には、Ｖ字形または波形構造の稜線列で形成される仮想面により位置合わせする場合も含まれる。また、前記基準点としては、錐形状の頂点の配列によって形成される仮想面に沿って位置合わせする場合も含まれる。
【００６９】
上記において、上記光機能部品の水平基準構造部は、光導波路クラッド部分を斜めに加工した一対の係止面からなり、上記光素子実装基板上の水平基準構造部は、光機能部品の水平基準構造部である係止面に対応した一つの係止面としてもよい。さらに、上記光機能部品の２つの斜めの係止面は、光導波路出射光の光軸に平行な軸に対して線対称な位置に配置してもよい。
【００７０】
このようにすると、光素子実装基板上の水平基準構造部と光機能部品の水平基準構造部の寸法が設計値よりわずかにずれたとしても、両水平基準構造部（係止面）を接触させると、光導波路と光ファイバの光軸合わせは精度よく実現できる。その理由を図１に示す。
【００７１】
図１において、斜線部分が、それぞれ光機能部品α、光素子実装基板βの基準構造部に対応する。まず、光機能部品αと光素子実装基板βとのそれぞれのエッジを延長して三角形ＡＢＣと三角形ＤＥＦを考える。このとき、角度θ、φが一致するようにし、三角形ＡＢＣと三角形ＤＥＦとを相似な三角形となるように設計する。すると、頂点Ａ方向に頂点Ｄを押し当てれば、辺ＡＢと辺ＤＥ、辺ＣＡと辺ＦＤが自動的に一致する。すなわち、αとβの基準部分が一致した状態である。この時、図に示した直線ｌとｌ′も、三角形ＡＢＣと三角形ＤＥＦが相似な三角形であることから、一致する。そこで、ｌからｄだけ離れた位置に置いた光ファイバにβ上の光導波路を結合させるのであれば、β上の光導波路の位置をｌ′からｄだけ離れたところに置けばよいことが分かる。したがって、位置合わせ箇所が複数個あっても、基準線に対して単に距離間隔を整合させればよいことも明らかである。
【００７２】
次に、光機能部品αと光素子実装基板βのどちらかの基準が作製工程の都合で設計値から一様に後退する場合を考える。図１の（ｂ）には、光素子実装基板βのエッジが距離ｗだけ後退した場合を示した。三角形ＡＢＣは、新たに三角形Ａ′Ｂ′Ｃ′に対応する。しかし、一様に変化するため、三角形ＤＥＦと相似な三角形である、という性質は変化しない。したがって、角度θ、φが等しければ、基準線ｌの位置は変化せずに、前述と同様に光ファイバと光導波路を一致させることができる。また、図１の（ｃ）に示したように、光機能部品αのエッジが後退した場合でも同様である。
【００７３】
また、上記光機能部品と該光素子実装基板と間隙には、絶縁性でかつ、透明または不透明な封止用樹脂が充填してもよい。このようにすれば、封止が必要な光機能部品に対する封止が容易に実現できる。
【００７４】
なお、前記光素子実装基板の電気配線パターンは、通常、光機能部品上に搭載される電気回路部品への信号伝達や受光素子や発光素子の駆動、変調を行うために使用されるものである。電気配線の搭載は、リードフレーム構造を一体成形して得る方法、射出成形を用いる場合にはＭＩＤによる回路形成など様々な方法で電気配線を形成させることができる。
【００７５】
また、前記ファイバ整列部が円筒形である場合、この円筒構造は、光ファイバを挿入して位置合わせを行うもので、ファイバ径よりわずかに大きな直径を有する円筒とすることが望ましい。また、ファイバの挿入を円滑に行うために、円筒構造のファイバを挿入する入口部分は、ファイバの径よりもかなり大きな直径を有するテーパ形状のガイドを構成していることが望ましい。
【００７６】
また、本発明の光素子実装基板は、合成樹脂組成物から構成することにより、より多くの利点が得られる。ここでいう合成樹脂組成物とは、熱可塑性樹脂や熱硬化性樹脂単体でも充填材を含んでいても良く、さらには、合成樹脂と他の材料との積層体でも良く、光素子実装基板が実際に用いられる環境を考慮して選択すればよい。一般的に、光素子実装基板は、高い寸法精度、耐環境性（温度、湿度などに対する耐性）や、一定の機械強度が要求される。したがって、加工時における変形が極めて少なく、また、耐熱性、耐湿性が高く、さらには高強度、高弾性率を有することが、要求される。より具体的には、加工時における成形収縮などの変形が小さく、熱変形温度が高く、さらには、熱膨張係数が小さい材料で、かつ高強度で高弾性率の材料を選択することが重要である。このためには、各種強化プラスチック類や耐熱性のエンジニアリングプラスチックを適宜組み合わせて用いることが望ましい。なお、基板の作製は、精密加工した金型を用いて成形することが最も一般的であるが、板材を精密に機械加工して作製することも可能である。
【００７７】
前記合成樹脂組成物の成形収縮率は１％以下であり、等方的もしくはその値の最大値と最小値との比が１．５以下であることが望ましい。本発明の光素子実装基板が要求する寸法精度を実現する合成樹脂組成物のより具体的な態様としては、合成樹脂組成物を成形加工する際に生じる成形収縮ができるだけ小さく、かつその異方性が少ないことである。一般的には、熱硬化性樹脂を用いる場合には、成形に関わる物性値を完全に等方的にできるが、熱可塑性樹脂を用いる場合には、成形に関わる物性値を完全に等方的にすることは、困難である。しかし、収縮率の異方性比が１．５以下の樹脂組成物を構成して用いれば、優れた特性の光素子実装基板が得られることが、本発明において、明らかにされた。また、成形収縮率は１％以下とすることにより、寸法値のばらつきの少ない製品を得ることができることも、明らかにされた。
【００７８】
また、前記合成樹脂組成物のさらに具体的な構成として、熱硬化性樹脂を主成分とし、無機充填材を含有する。この構成における熱硬化性樹脂としては、フェノール樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、エポキシ樹脂、ジアリルフタレート樹脂、シリコーン樹脂、メラミン樹脂、などを挙げることができる。また、無機充填材としては、タルク、マイカ、炭酸カルシウム、クレー、アルミナ、アルミナシリカ、シリカ、酸化亜鉛、カーボン、水酸化アルミニウム、アスベスト繊維、ガラス繊維、炭素繊維、などを挙げることができる。
【００７９】
より具体的には、熱硬化性樹脂としてエポキシ樹脂を用いる。ここでいうエポキシ樹脂とは、加工時における変形が極めて少なく、耐熱性が高く、高強度、高弾性率を実現する上で有効なものである。このようなエポキシ樹脂としては、具体的には、以下の化学式１−１から１−２９で示されるエポキシ樹脂前駆体と、化学式２−１から２−６で示される硬化剤とからなるエポキシ樹脂が好適である。ここで、エポキシ樹脂と硬化剤との配合比は、エポキシ樹脂中のグリシジル基１に対し、硬化剤の水酸基は１であることが望ましい。
【００８０】
【化１】

【００８１】
【化２】

【００８２】
【化３】

【００８３】
【化４】

【００８４】
【化５】

【００８５】
【化６】

【００８６】
【化７】

【００８７】
また、前記エポキシ樹脂と組み合わせる無機充填材として石英粉末が好ましく、その添加量は、３０重量％以上であることが望ましい。
【００８８】
また、前記合成樹脂組成物として非晶性高分子を主成分とする組成物も好適であり、このような高分子としては、ポリエーテルスルホン、ポリスルホン、ポリエーテルイミド、またはこれらの混合物が望ましい。前記ポリエーテルイミドとしては、以下の化学式３−１から３−４に示した構造のポリエーテルイミドを使用することができる。また、前記ポリエーテルスルホンとしては、以下の化学式４−１から４−５に示した構造のポリエーテルスルホンを使用することができる。
【００８９】
【化８】

【００９０】
【化９】

【００９１】
なお、本発明の光モジュールを構成する光ファイバの装着されている光コネクタとは、ＭＴ、ＭＵ、ＭＰＯ、ＳＣ等の光ファイバを実装した素子が光素子実装基板に光接続を行うことのできる構造を光ファイバの終端部に設けることを意味する。
【００９２】
また、本発明の光モジュールおいては、光素子実装基板の基準構造部と光機能部品の基準構造部とを合わせるだけで、光機能部品上に搭載された光素子が光素子実装基板に設けた窪み部に配置されるので、実質的に光素子に封止蓋を被せた状態が実現できる。すなわち、簡便な１度の工程で、ファイバ接続、電気接続、封止のすべてが実現できる。
【００９３】
さらに、上記光機能部品の水平基準構造部は、光導波路クラッド部分を斜めに加工した２つの斜めの係止面とし、また、上記光素子実装基板上の水平基準構造部は、前記光機能部品の係止面に対応した斜めの係止面としてもよい。また、上記光機能部品の２つの斜めの係止面は、光導波路出射光の光軸に平行な軸に対して線対称な位置に配置してもよい。
【００９４】
また、上記窪み部を除く該光機能部品と該光素子実装基板と間隙には、絶縁性の封止用樹脂を充填すれば、上記窪み部は光素子の気密封止機能を実現できる。さらに、上記窪み部中には絶縁性でかつ透明な樹脂を充填することにより該光素子の封止を実現してもよい。このようにすると、封止効果は一層高まる。
【００９５】
さらに、本発明の光モジュールにおいては、複数の光機能部品にある光導波路間の光接続が簡便に実現できる。
【００９６】
この構造の光モジュールにおいても、光機能部品の水平基準構造部を、光導波路クラッド部分を斜めに加工した２つの斜めの係止面とし、また、上記光素子実装基板上の水平基準構造部を、前記光機能部品の係止面に対応した斜めの係止面としてもよい。さらに、前記光機能部品の２つの斜めの係止面は、光導波路の出射光の光軸に平行な軸に対して線対称な位置に配置してもよい。
【００９７】
また、封止が必要な場合には、上記光機能部品と該光素子実装基板と間隙には、絶縁性の封止用樹脂を充填すればよい。
【００９８】
また、本発明において封止に用いる樹脂モールド用の樹脂は、特に限定されるものではなく、例えば、公知の各種電子回路の封止材料を用いることができる。
【００９９】
【実施例】
以下、本発明の実施例を示すが、これら実施例は、本発明を説明するための好適な例示に過ぎず、本発明をなんら限定するものではない。
【０１００】
（実施例１）
本発明の第１の実施例を図３に示す。図３において、光実装基板１１は一体で射出成形したもので、光機能部品を挿入し位置決め固定する凹状構造（基準構造部）１２と、該光機能部品に対して光を入出力する光ファイバを整列保持して光機能部品と接続できるＶ溝部（ファイバ整列部）１３，１３′と、多芯の光ファイバテープの被覆部を収納固定する凹部１４，１４′により構成されている。
【０１０１】
表１，表２に金型仕様と射出成形条件を示す。また、成形に使用した樹脂は石英含有エポキシ樹脂である。このエポキシ樹脂の組成は、フェノールノボラック型エポキシ樹脂１００重量部、フェノールノボラック樹脂４５重量部、硬化促進剤１５重量部、シリカ粉末７００重量部であった。ここで、Ｖ溝部１３，１３′は幅４０．３μｍ、溝深さ１２１．５μｍ、溝角度６０度、溝間隔は２５０μｍとし、成形金型の寸法精度を±０．１μｍとすることにより、光学的および機械的測定をしたところ、所要の形状を±１μｍ精度で作製することができた。また、成形収縮率は、０．１％以内であった。
【０１０２】
なお、硬化促進剤には、イミダゾール類、オルガノホスフィン化合物、尿素誘導体、フェノールノボラック塩など公知の材料を用いることができるが、射出成形が可能となる１００℃付近での安定性を向上させる材料が望ましい。
【０１０３】
【表１】

【０１０４】
【表２】

【０１０５】
また、平坦部と、案内溝平坦部の高さも０．５μｍ以内の精度で合わせることができた。すなわち、凹状構造１２はＶ溝部１３，１３′と共に寸法精度±１μｍで作製されており、１２に挿入する光機能部品の光入出力部分の寸法に合わせて成形できている。
【０１０６】
この光実装基板はトランスファー成形でも同様の精度で作製することができ、その機能に差異は認められなかった。
【０１０７】
具体的な光実装基板１１の実装工程をこの実施例で説明する。本実施例で高分子樹脂材料により作製された光機能導波回路１５の両端部に４芯の光ファイバテープ１６，１６′を接続して光実装基板を簡便に作製できることが確認できた。
【０１０８】
先ず、光機能導波回路１５を光実装基板１１の凹状構造１２に挿入し、接着固定する。
【０１０９】
次に、２対の光ファイバテープ１６，１６′の端部の被覆を除去し光ファイバのＶ溝部１３，１３′に整列し、保持する。
【０１１０】
引き続き、２対の光ファイバテープ１６，１６′を押さえ蓋１７，１７′でＶ溝部１３，１３′に上方から押さえ込み、固定する。
【０１１１】
押さえ蓋１７，１７′の材質はガラス、石英、金属等を用いることが可能であるが、本実施例では樹脂で成形した押さえ蓋を用いており、該押さえ蓋１７，１７′は両側壁に微小突起部１８，１８′が設けられており、光実装基板１１の内側の両側壁に成形されている微小凹部１９，１９′に嵌合する構造となっており、容易に光ファイバテープ１６，１６′を位置決めすることができる。
【０１１２】
また、該押さえ蓋１７，１７′には光ファイバの位置決めを確実にするため、光ファイバに沿った方向に４個の微小な凸部２０も作製しており、光ファイバを容易に固定できる。
【０１１３】
ただし、このような微小凸部２０が配置されていなくても、Ｖ溝部１３，１３′が精度よく作製されているため、基本性能を損なうことはない。
【０１１４】
光ファイバテープ１６，１６′はこの押さえ蓋１７，１７′の嵌合でのみ固定とすることもできるが、信頼性を確保するため本実施例では熱硬化の接着剤で確実に固定した。
【０１１５】
熱硬化条件は９０℃、２時間（１次硬化）と１４０℃、３時間（２次硬化）とした。
【０１１６】
このほか、光ファイバテープ１６，１６′の固定は押さえ蓋１７，１７′を透明樹脂で作製することにより、紫外線硬化樹脂により行うこともできる。
【０１１７】
このように光実装基板１１を用いることで容易に、迅速に正確、確実に光ファイバテープの接続ができた。
【０１１８】
こうして作製した光実装基板の接続損失特性は平均５．１ｄＢであり、無調芯であるため大幅な作業時間の短縮が可能であった。
【０１１９】
前述の光ファイバ固定後、光実装基板全体に樹脂による封止を施し、接続信頼性を高温高湿試験（７０℃、９０％）により調べた結果、２０００時間経過しても接続特性の劣化は１０％以内であり、十分な信頼性が確認できた。また、樹脂封止の替わりに光実装基板全体を樹脂モールドでパッケージングしても同様の信頼性が確認された。
【０１２０】
（実施例２）
本発明の第２の実施例を図４に示す。本実施例では、実施例１の押さえ蓋１７，１７′において微小突起部１８，１８′を省略し、光ファイバテープ１６，１６′を金属製のバネ部品５０，５０′で押さえたものであり、本実施例でも、接続損失特性や信頼性について実施例１と全く同様の結果を得ている。
【０１２１】
すなわち、押さえ蓋１７，１７′において、その両側壁には微小突起部は設けられず、光ファイバテープ１６，１６′を光実装基板１１と押さえ蓋１７，１７′との間に挟み込む金属製のバネ部品５０，５０′を設けている。この金属製のバネ部品５０，５０′の内面にはバネ機構が設けられており、弾性的なバネ力により、光ファイバテープ１６，１６′を光実装基板１１と押さえ蓋１７，１７′との間に固定した。
【０１２２】
その他の構成は、前述した実施例１と同様である。なお、使用材料としてフェノールノボラック樹脂のかわりにｏ−クレゾールノボラック樹脂を用いても同様の結果が得られた。
【０１２３】
（実施例３）
本実施例は実施例１の場合で光機能部品として石英系の光機能導波回路を用いた場合であり、前述の実施例１、実施例２と同様の接続損失特性と光実装基板の信頼性が確認された。なお、使用材料としてフェノールノボラック樹脂のかわりにｏ−クレゾールノボラック樹脂を用いても同様の結果が得られた。
【０１２４】
（実施例４）
本発明の第４の実施例を図５に示す。本実施例は、光機能部品の光入出力端が一片端のみの場合である。
【０１２５】
図５において、光実装基板６１は実施例１と同様に光機能部品を挿入し位置決め固定する凹状構造６２と、光ファイバを保持整列接続できるＶ溝部６３と、多芯の光ファイバテープ１６の被覆部を収納し固定する凹部６４により構成されているが、光ファイバを固定するＶ溝部６３および凹部６４は片端のみに形成されている。なお、使用材料は実施例１、２、３と同様である。
【０１２６】
光実装基板の作製法や寸法精度は実施例１と全く同一である。光機能部品６５は、石英系光機能導波回路に半導体レーザー（ＬＤ）、半導体レーザー出力のモニタ用フォトダイオード（ＰＤ）並びに信号を検出するフォトダイオードを混載したハイブリッド光機能部品であり、その光入出力は片端のみとなっている。
【０１２７】
実装工程は実施例１の場合と同様であり、この場合においても同様の接続損失特性と光実装基板の信頼性が確認された。
【０１２８】
また、本実施例で用いた光機能導波回路がない、単純な半導体レーザーとフォトダイオードの組み合わせ、いわゆるトランシーバや個別の光機能部品モジュールであっても、光ファイバの接続実装と封止などのモジュール化が容易に、かつ、短時間でできることが確認された。
【０１２９】
（実施例５）
図２は本発明の第５の実施例を示す。この実施例では、前記図５においてＳｉ基板上の光機能部品６５に半導体レーザアレイ６５ａと電極６５ｂとが設けられていることに特徴がある。これ以外の構成は、前記実施例４と同様であり、使用材料および製造方法も実施例４と同様である。
【０１３０】
（実施例６）
本発明の第６の実施例に係る光モジュールを図６、図７に示す。
【０１３１】
本実施例の光モジュールは、図６に示すように、一体で射出成形した光実装基板２１と、この光実装基板２１に挿入し、接着固定した光機能部品２２よりなる。
【０１３２】
光実装基板２１は、図７に示すように、位置決め、固定する凹部構造（基準構造部）２３と、光ファイバを整列保持接続できるＶ溝部（ファイバ整列部）２４，２４′と、多芯の光ファイバテープの被覆部を収納、固定する凹部２５，２５′と、さらに、凹部構造２３に設けた、余分な接着剤を収納するための溝２６，２６′，２６″より構成されている。
【０１３３】
光実装基板２１を作製するための金型仕様と射出成形条件は、前述の表１，表２の条件をそのまま適用した。また、成形に使用した樹脂は石英含有エポキシ樹脂である。
【０１３４】
ここで、凹部構造２３に設けた、余分な接着剤を収納するための溝２６，２６′，２６″の寸法は、幅２００μｍ、凹部からの深さ３００μｍである。
【０１３５】
Ｖ溝部は幅１４０．３ｍｍ、案内溝深さは１２１．５μｍ、案内溝角度は６０度、案内溝間隔は２５０μｍとし、成形金型寸法精度を±０．１μｍとすることにより、所望の形状を±１μｍ精度で作製することができた。
【０１３６】
すなわち、凹状形状２３はＶ溝部２４，２４′とともに寸法精度１μｍで作製されており、凹状形状２３に挿入される光機能部品２２の光入出力部分の寸法に合わせて成形できている。
【０１３７】
本実施例に係る高分子光部品は、以下に示す実装工程により作製される。
【０１３８】
先ず、図７に示す光実装基板２１に光機能部品２２を搭載する。
【０１３９】
ここで、光機能部品２２は、４×４のスターカップラーを含む高分子光導波路である。
【０１４０】
この高分子光導波路はフィルム状のもので、同を最上層に有する基板上にコアとクラッドから成る高分子光導波路回路を形成してから、塩酸水溶液に浸漬して高分子光導波回路部分を基板から剥離する方法に基づいて作製した（特願平７−１２７４１４号）。
【０１４１】
コア材料は重水素化ＰＭＭＡで、クラッドはＵＶ硬化エポキシ樹脂を用いて作製した。
【０１４２】
コアサイズは、４０μｍ角、クラッド底面からコア中心までは７５μｍで、全体の厚さは、１５０μｍである。
【０１４３】
この高分子光導波路は、光実装基板２１の凹部より幅は−５μｍ±３μｍ、長さ方向は−１０μｍ±５μｍの大きさにカットされている。
【０１４４】
次に、溝２６′よりＵＶ硬化接着剤を挿入し、この高分子導波路２２の上からこれよりも幅、長さとも１ｍｍ小さな金属片で上から軽く押し、高分子導波路２２と光実装基板２１の凹部との接触を密にする。
【０１４５】
このとき、余分の接着剤は、溝２６，２６″に流れ込み、Ｖ溝端面部には回り込まない。
【０１４６】
引き続き、ＵＶ光を５分照射し本実施例の高分子光部品が完成する。
【０１４７】
このように作製された高分子光部品が所望の特性を以て４芯の光ファイバテープと接続できること、光実装部品を簡便に作製できることを以下の方法により確認した。
【０１４８】
すなわち、１対の光ファイバテープ端部の被覆を除去し、Ｖ溝部２４，２４′に整列し、保持する。
【０１４９】
１対のファイバテープは、ガラス製の押さえ蓋でＶ溝部２４，２４′を上から押さえ、ＵＶ接着剤をＶ溝部に流し込み、ポリマー導波路を装着した本実施例の光実装部品と接着固定する。
【０１５０】
このとき、特別なアライメント操作を行わなくとも、ポリマー導波路のコアと、ファイバテープのコアの光軸は、ほぼ一致し、０．８５μｍの波長を有するレーザー光源とフォトダイオードを用いて接続の損失を評価したところ、接続損失は０．５ｄＢ程度であり、低損失なファイバとの簡単な接続が可能となった。
【０１５１】
（実施例７）
本発明の第７の実施例に係る高分子光部品を図８に示す。
【０１５２】
本実施例の高分子光部品は、一体で射出成形した光実装基板２７と、この光実装基板２７に挿入し、接着固定した２分岐導波路を２組有する高分子導波路２８よりなる。
【０１５３】
この光実装基板２７は、図７に示すものと同一であり、実施例６と同一の方法で作製した。
【０１５４】
本実施例に係る高分子光部品は、以下に示す実装工程により作製される。
【０１５５】
先ず、光実装基板２７に２分岐導波路を２組有する高分子導波路２８を搭載する。
【０１５６】
ここで、光導波路は、フィルム状のもので、銅を最上層に有する基板上にコアとクラッドから成る高分子光導波回路を形成してから、塩酸水溶液に浸漬して高分子光導波路回路部分を基板から剥離する方法に基づいて作製した（特願平７−１２７４１４号）。
【０１５７】
コア材料は重水素化ＰＭＭＡで、クラッドはＵＶ硬化エポキシ樹脂を用いて作製した。
【０１５８】
コアサイズは、４０μｍ角、クラッド底面からコア中心までは７５μｍで、全体の厚さは、１５０μｍである。
【０１５９】
この高分子光導波路は、光実装基板の凹部より幅は−５μｍ±３μｍ、長さ方向は−１０μｍ±５μｍの大きさにカットされている。
【０１６０】
次に、溝２９′より、ＵＶ硬化接着剤を挿入し、この高分子導波路２８の上からこれよりも幅、長さとも１ｍｍ小さな金属片で上から軽く押し、高分子導波路と光実装基板７の凹部との接触を密にする。
【０１６１】
このとき、余分の接着剤は、溝２９，２９″に流れ込み、Ｖ溝端面部には回り込まない。
【０１６２】
引き続き、ＵＶ光を５分照射して本実施例の高分子光部品が完成する。
【０１６３】
このように作製された高分子光部品が所望の特性を以て４芯の光ファイバテープと接続できること、光実装部品を簡便に作製できることを以下の方法により確認した。
【０１６４】
すなわち、入力側は、４芯の内、中心側の２本の光ファイバが２分岐の入力側の高分子導波路のコアと接続され、出力側は、４本の光ファイバが出力側の高分子導波路の４個のコアと接続されている。
【０１６５】
言い換えると、１対の光ファイバテープ端部の被覆を除去し、Ｖ溝部に整列し、保持する。１対のファイバテープは、ガラス製の押さえ蓋でＶ溝部を上から押さえ、ＵＶ接着剤をＶ溝部に流し込み、ポリマー導波路を装着した本実施例の光実装部品と接着固定する。
【０１６６】
このとき、特別なアライメント操作を行わなくとも、ポリマー導波路のコアと、ファイバテープのコアの光軸は、ほぼ一致し、０．８５μｍの波長を有するレーザー光源とフォトダイオードを用いて接続の損失を評価したところ、接続損失は０．５ｄＢ程度であり、低損失なファイバーとの簡単な接続が可能となった。
【０１６７】
また、２分岐素子の２本の導波路には、入力の光がほぼ１対１に分岐されていることも確認した。
【０１６８】
上記２つの実施例では、高分子光導波路として、波長とは関わり無く光を分岐、合流する分岐導波路あるいはスターカップラの場合を挙げたが、分岐・合流特性に強い波長依存性を持つマッハツェンダー干渉計やアレイ格子形導波路など、いわゆる分岐、合波機能を有する光導波回路を搭載してもよいことは明らかである。
【０１６９】
（実施例８）
図９、図１０、図１１は、本発明の第７の実施例である光素子実装基板とそれを用いた光モジュールの斜視図である。使用材料は実施例１と同様であり、射出成形により成形した。すべての寸法精度は±１μｍ以内であった。
【０１７０】
図中、３３は光素子実装基板であり、ここにはファイバ整列溝３３−１、ノッジ状のガイド３３−１０、および電気配線としてリードフレームを用いたリード３３−３０とで構成される。ノッジ状ガイドの上面３３−１０ａは高さ基準面、斜め側面３３−１０ｂは水平基準面（係止面）となっている。ファイバ整列溝３３−１の位置および寸法は、高さ基準面３３−１０ａおよび水平基準面３３−１０ｂに対して概ね１μｍ精度で所定の値に設定されている。したがって、ファイバ整列溝３３−１中に光ファイバ３２を挿入すると、光ファイバ３２のコア中心の位置は、高さ基準面３３−１０ａおよび水平基準面３３−１０ｂのそれぞれに対して、概ね１μｍ精度で決定できるようになっている。
【０１７１】
３１は光機能部品であり、具体的には、Ｓｉ基板上に光導波路コア３１−１およびクラッド３１−２からなる石英系光導波路が形成されている。この実施例では、光導波路コア３１−１は直線回路を構成し、レーザダイオード３１−３がクラッド３１−２部分をエッチングして一部除去した光素子搭載部に搭載された、レーザ光モジュールとなっている。さらに、基板表面には、レーザダイオード３１−３を駆動するための電気配線３１−４が設けられ、電気配線の先には光素子実装基板３３と電気的な接続をとるためのパッドが設けられている。残りの部分には光素子実装基板３３へ熱を逃がすための放熱用ランド３１−５が設けられている。水平基準面３１−１０ｂからこの電気配線パターンの接続パッドとの位置関係は、概ね１μｍの精度で所定の値に設定されている。
【０１７２】
光導波路基板の端部近傍のクラッドは、エッチングにより除去することにより、斜めに加工されている。この部分の斜めの係止面３１−１０ｂは、光機能部品３１の水平基準面として機能し、またエッチングで除去した底面３１−１０ａは高さ基準面として機能する。これら高さ基準面から光導波路コア中心までの距離および高さは、所定の値に対して、概ね１μｍ精度で決定される。また、電極パターン３１−３２のパッドと水平基準面との位置関係も概ね１μｍ精度で決定されている。上記のように光素子実装基板３３および光機能部品上の主要構成要素（すなわち、光ファイバ整列溝３３−１、電気配線パターン３１−４、光導波路コア３１−１、リード３３−３０）は、それぞれに設けた高さおよび水平基準面に対して、所定の設計値に精度よく決定されている。
【０１７３】
以上の要素を用いた位置合わせ方法を、図１２、図１３、図１４に示す。図１２は基準面近傍の斜視図、図１３はその上面図、図１４はその側面図である。
【０１７４】
この実施例では、光機能部品の光導波路コアの両端を斜めに加工し、斜めの係止面３１−１０ｂが光導波路の出射光の光軸と平行な軸に対して、線対称になるように配置した。さらに簡単のため、図には線対称軸と光軸とが一致する場合を示しているが、一致することを要件とするわけではない。こうすれば、過剰なエッチングがある場合でも、クラッド部分が同等に削られるだけなので、光軸に対して光導波路の軸ずれは起こらない。光素子実装基板３３に対しての、位置合わせ用ノッジ３３−１０を、３１−１０に合わせて斜め加工した。これも光導波路基板の場合と同様の効果があることは明らかである。
【０１７５】
以上の構造を用いて、光導波路３１−１と光ファイバコア３２−１の位置合わせを行う。水平方向の水平基準面３１−１０ｂ，３３−１０ｂによる位置合わせを、図１３に示す。光導波路と光素子実装基板３３の高さ基準面３１−１０ａと３３−１０ａ同士を押し当てて、前方に光導波路基板を滑らせ、水平方向の位置合わせを行う。これにより、水平基準面同士が当接して最終的に落ち着いた所でファイバ整列溝３３−１の中心に光導波路３１−１の光軸が一致する構造となっている。このとき、光ファイバ３２をファイバ整列溝３３−１に合わせれば、自動的に光導波路３１−１と光ファイバコア３２−１の水平面内の調芯が完了する。
【０１７６】
高さ基準面３１−１０ａ，３３−１０ａによる位置合わせを、図１４に示す。光導波路３１と光素子実装基板３３の高さ基準面３１−１０ａ，３３−１０ａ同士を押し当てれば、ファイバ整列溝３３−１に置いた光ファイバ３２の高さと光導波路の高さの位置関係が決まる。これをもとにして、光導波路コア３１−１の高さ基準面からの距離を、あらかじめ高さ基準面３１−１０ａに対する光ファイバコア３２の距離に一致させておけば、光ファイバコア３２−１と光導波路コア３１−１の高さが一致する。さらに、図９、図１０、図１１で示した実施例のような電気回路を含む光導波路に対しては、対向する電気パッドを光導波路３１と光素子実装基板３３に作り、半田バンプ３３−５などの電極取り出し構造を用いることにより、容易に電気的な接続を得ることができる。しかも、位置合わせ精度は１μｍ程度の精度であるから、微細な電極パターンが形成された光導波路に対しても容易にこの形態での実装が可能である。
【０１７７】
この実施例では、半田バンプを用いた光素子実装基板上への光機能部品の固定は、基準面同士を突き合わせた状態で、接着剤または半田を付け、接着剤または半田が硬化するまで、この状態を保持することにより、行われるが、半田バンプを用いれば、この保持工程を省略できる点で有利である。図１５（ａ）にその理由を示す。
【０１７８】
図１５（ａ）は、半田バンプ３３−３１の付いた光素子実装基板３３と光機能部品３１の接合部の断面図である。光導波路・光ファイバ・光素子などは、図示を省略した。また、実施例で、水平基準面は、垂直な壁で光軸に対して斜めに走っていいるが、分かり易いように単なる垂直の壁で表した。光素子実装基板３３を用いた位置合わせは、光機能部品３１を実装基板３３に対して紙面下方右側方向に押しつけて基準面３１−１０ａ：３３−１０ａ、３１−１０ｂ：３３−１０ｂ同士を突き当てることにより、行われる。半田バンプ３３−３１を用いれば、予め光機能部品３１の電極パッドに対して実装基板３３の電極パッドを紙面右側方向に形成しておき、半田の量を調整して、半田が光機能部品３１のパッドを下に引っ張るようにしておけば、半田を溶融した際に、表面張力の効果により、図１５（ｂ），（ｃ）に示すように、光機能部品３１が自動的に紙面下方右側方向に押しつけられることになる。この状態で半田を冷却すれば、光機能部品３１を実装装置などによって保持しなくとも、基準面同士を突き合わせた状態で固定可能となる。ここで、半田バンプを用いたとしても、電気パッドや半田バンプの形状が不適切である場合や、半田バンプの表面が酸化して表面張力が利かない場合も、考えられるが、実装装置などによって光導波路を保持すれば、表面張力の効果を抑制できるので、容易に実装が可能である。
【０１７９】
この実施例では光軸に対して斜めの水平基準面を用いたが、光導波路上および光素子実装基板上に、光軸に対して平行な水平基準面があれば、それらと光導波路、光ファイバ整列構造の距離を精度良く調整することによっても、光導波路と光ファイバの水平方向の光軸を容易に調整できる。
【０１８０】
図１０、図１１および図１２、図１３、図１４に示した光モジュールは、ピッグテイル型の光ファイバ固定法を用いた組立完了後の光モジュールである。光ファイバ３２を光素子実装基板３３上のファイバ整列部３３−１に載せた後に、光ファイバ３２上に接着剤３４−１をのせて固定し、さらに、補強のため、光ファイバの被覆部分を光素子実装基板３３に接着剤３４−２で固定した。光導波路３１は、図には示していないが、高さ基準面３３−１０に極薄く塗布した接着剤と、半田バンプ３３−３１とにより、固定した。このとき、光導波路３１を紙面右方向に押し付け、光素子実装基板３３に固定する。こうすれば、上で述べたように光導波路と高さおよび水平面内で位置合わせができ、図１１に断面で示すように、位置ずれ無く固定できる。
【０１８１】
図１６、図１７は、光ファイバを後から挿入するタイプの光モジュールである。図１６は組み立てた状態、図１７はその断面図である。この場合には、ファイバ寸法に合わせたＶ溝付きの押さえ板３５をファイバ整列部３３−１上に固定し、ファイバ３２をガイドする穴状の構造を設けておく。このようにすると、必要な時に光ファイバ３２を溝部３３−１中に挿入し、光導波路３１との光結合を得ることができる。この実施例では、光ファイバを固定するために、光ファイバにホック３６を取り付け、このホック３６と勘合する突起３３−６を有する光素子実装基板３３を用い、光ファイバ３２が抜き差し（着脱）可能な構造にした。
【０１８２】
（実施例９）
図１８は、光モジュールの封止構造として、さらに光導波路基板３１と光素子実装基板３３との間に樹脂を注入する形態の実施例である。このような封止法は、電極および電気配線等の保護のために封止を行う場合に有効である。なぜならば、封止効果を高めるためには、樹脂層の断面積が小さいほど望ましい。これは、樹脂には若干の透湿性があるために、樹脂層の断面積が大きい場合ほど水分子が侵入し易くなるからである。本発明では、光素子実装基板３３が実質的に光機能部品の蓋の役割も果たすので、間隙に侵入させる樹脂厚を薄くすることができる。このために、本発明の光モジュールは、樹脂を用いた封止であっても、極めて高い信頼性を発揮することが可能となるのである。封止用樹脂としては、透明な樹脂でも不透明な樹脂でも適用可能であるが、特に透明樹脂を用いる場合には、光ファイバと光導波路との接続部にまで流し込み、封止と同時に屈折率整合剤の機能を果たすことも可能となる。この例を図１９に示した。
【０１８３】
また、図２０は、光導波路基板３１と光素子実装基板３３との間に樹脂を注入する封止形態において、間隙の一部に樹脂が入り込まないようにした構成の光モジュールの実施例である。この実施例では、樹脂が光導波路基板３１と光素子実装基板３３とに親和的なため、表面張力の効果によって大気にふれる部分が小さくなるような形状に封止樹脂が自然に変形する性質を用いた。すなわち、光導波路基板３１と光素子実装基板３３との間隙を鋭角的な段差により広くする構造３３−４０を、光素子実装基板３３あるいは光導波路３１にもたせることにより、封止樹脂の流れ込みを抑制する構造である。ここで、この効果は、大気ではなくとも表面に対する樹脂の親和性が十分少ないものであれば、いつでも成り立つ。この方法によって、屈折率などの関係から光素子に封止樹脂を接触させたくない場合や、フィルム状光部品３７のようにその形状から応力の影響を受けやすい光部品３１−６に封止樹脂を回り込まないようにすることができる。この実施例では、光モジュールが加熱される場合も考慮して、図には示さなかったが、樹脂に囲まれた空洞が間隙中に形成されることを避けるために、図９、図１０、図１１に示した基板ハンドリング用溝３３−５を用いて、樹脂に挟まれた部分が外気につながるような構造の光素子実装基板を用いた。
【０１８４】
（実施例１０）
図２１は、本発明の第１０の実施例を示すものである。この実施例と、実施例８および９との違いは、光素子実装基板上に、複数個の光機能部品に対する位置決め基準面を設けたことにある。
【０１８５】
具体的には、光ファイバ３２とＹ分岐光導波路による光機能部品３１−ａと光機能部品３１−ｂをそれぞれ光素子実装基板３３−ａ，３３−ｂに搭載し、光ファイバ３２を接続した２つの部品に対する位置決め基準面３３−１０が、光素子実装基板３３上に設けられている。これらと、光機能部品３１−ａおよび３１−ｂに設けた位置決め基準面３１−１０とをすり合わせることにより、両部品に設けた光導波路間の位置合わせが実現できる。さらにこの例では、両部品の間に間隙があくように光素子実装基板上の位置決め基準面が形成されており、この間にフィルム状部品３７を挟み込めるようにしてある。ここでは、フィルム状部品３７は誘電体多層膜による光波長フィルタである。
【０１８６】
なお、本実施例では、簡単のため光部品同士の接合部近傍のみを図示したため、光機能部品には光導波路のみしか設けられていないが、実施例８，９と同様に、光機能部品には電極パターンや半導体光素子が搭載されており、また、光素子実装基板にはこれらに対応する電気配線パターンや窪み部が設けられていても良い。さらに、これらの光機能部品に対する光ファイバ整列溝部が設けられていても良い。
【０１８７】
このように、本発明によれば、複数個の光機能部品を組み合わせて、大規模な光モジュールを製作するにあたっても、光ファイバ〜光導波路間、光導波路〜光導波路間、電極パターン〜電気配線パターン間、半導体光素子〜窪み部間のすべての位置合わせが、光素子実装基板上の位置決め基準面と光機能部品上の位置決め基準面とをすり合わせることにより、実現できる。
【０１８８】
（実施例１１）
上記の実施例８〜１０では、光機能部品と光素子実装基板との水平方向位置合わせに、両者に設けた水平位置決め基準面を設け、これらの接触により実施していた。しかし、水平方向位置合わせは、このやり方の他にも、水平位置決めマークを用いる方法がある。図２２は、この方法を示した図であり、光機能部品３１の高さ基準面３１−１０ａ上には、水平基準マーク（点状水平基準構造部）３１−１１が形成されている。また、光素子実装基板３３にも高さ基準面３３−１０ａの上に水平基準マーク（点状水平基準構造部）３３−１１が形成されている。水平基準マーク３３−１１はここでは例えば貫通孔である。これらのマーク３１−１１，３３−１１を光学的に観察し互いの両者の位置合わせを実行する。
【０１８９】
なお、上記水平基準マーク３１−１１および３３−１１を点状ではなく、線状に形成しても機能的には同様に使用できる。
【０１９０】
また、上記の実施例８から１１において、光素子実装基板の材質は精密に加工できる材質であればよく、特定の材料に限定されるものではない。例えば、シリコン、セラミック等の材料を用いて形成してもよい。しかし、多種可能性ある材質の中でも、樹脂材料を成形した光素子実装基板は、経済性、量産性の観点から格別に優れている。これらの樹脂としては、ガラス粉末５０％を含有する熱硬化型エポキシ樹脂、ガラス粉末４０％を含有するポリエーテルイミド、ポリスルホン、ポリエーテルスルホン樹脂等が例示できる。
【０１９１】
また、上記実施例では、光素子実装基板は光導波路基板のハウジングのような形状を取っていたが、上記の例に見られる位置合わせ構造を有するならば、平面的に広がった基板形状であってもよい。
【０１９２】
（実施例１２）
本発明の特徴の第１は、光素子実装基板を用いて光機能部品と光ファイバとを光接続する場合の位置合わせを精度良く、簡単に行うことのできる構造にある。そして、本発明の特徴の第２は、前記第１の特徴を最高の状態で実現する材料構成を提供することにある。本実施例１２および以下の実施例１３ないし１７では、係る材料構成の具体例を開示する。
【０１９３】
図２３に示す構造の光素子実装基板２３に対して、その材料構成および製造方法を示す。図に示した光素子実装基板２３では、相対する２つの基準面によりシングルモード光導波路部品の位置決めを行うことができる。ここでは、シングルモード光導波路部品の位置基準を定める部分と光入力コア位置との相対値関係と、相対する基板上の基準面位置が相互に一致するように、双方とも精密に形成されている。精度は狙い位置に対して±０．５ミクロン以内となることが要求される。
【０１９４】
（ｉ）材料
ノボラック型エポキシ樹脂；１００重量部、ノボラック型フェノール樹脂；１００重量部、硬化促進剤（２，４−トリレンジイソシアネート、ジメチルアミン付加物）；１０重量部、シリカ粒子（平均粒径３０ミクロン以下）；６００重量部を含む合成樹脂組成物。
【０１９５】
（ｉｉ）金型
焼き入れ鋼を精密に加工し、寸法精度を±０．１ミクロンにまで加工した。
【０１９６】
（ｉｉｉ）成形
上記組成物を上記金型を用いて射出成形により成形した。成形は、型締め圧力；５０トン、射出容量；４９ｃｍ^３、可塑化能力；２５ｋｇ／ｈｒ、射出圧力；１７５０ｋｇ／ｃｍ^２という能力を有する射出成形機に組成物を供給して、シリンダ温度がホッパ下５０℃、ノズル部９０℃で、金型温度１８０℃、射出時間２０秒、硬化時間２０秒、射出圧力７５０ｋｇ／ｃｍ^２にて成形を行った。成形品は、１８０℃で３時間ポストキュアした。
【０１９７】
その結果、図２４に示すような±０．５ミクロン以内の寸法誤差を有する成形品を連続的に得ることができた。
【０１９８】
なお、本組成物をトランスファ成形機を用いて成形したところ、同様の特性を有する成形品を得ることができた。
【０１９９】
さらに、本成形品に光導波路部品を基準面位置に装着し、この光導波路部品に端面研磨した光ファイバをＶ溝ガイドに沿わせて固定したところ、接続損失が０．１ｄＢ以下となり、精密な調芯が実現していることが確認できた。
【０２００】
（実施例１３）
図２５に示す構造の光素子実装基板３３に対して、その材料構成および製造方法を示す。図に示した光素子実装基板３３では、相対する２つの基準面（光導波路部品３１では平面、基板３３では底面のＶ形状の稜線７０を結んでできる面）によりシングルモード光導波路部品３１の位置決めを行うことができる。ここでは、シングルモード光導波路部品の位置基準を定める部分と光入力コア位置との相対値関係と、相対する基板上の基準面位置が相互に一致するように、双方とも精密に形成されている。精度は狙い位置に対して±０．５ミクロン以内となることが要求される。
【０２０１】
（ｉ）材料
フェノールノボラック型エポキシ樹脂；１００重量部、ノボラック型フェノール樹脂；１００重量部、硬化促進剤（２，４−トリレンジイソシアネート、ジメチルアミン付加物）；１０重量部、シリカ粒子（平均粒径３０ミクロン以下）；６００重量部を含む合成樹脂組成物。
【０２０２】
（ｉｉ）金型
焼き入れ鋼を精密に加工し、寸法精度を±０．１ミクロンにまで加工した。
【０２０３】
（ｉｉｉ）成形
上記組成物を上記金型を用いて射出成形により成形した。成形は、型締め圧力；５０トン、射出容量；４９ｃｍ^３、可塑化能力；２５ｋｇ／ｈｒ、射出圧力；１７５０ｋｇ／ｃｍ^２という能力を有する射出成形機に組成物を供給して、シリンダ温度がホッパ下５０℃、ノズル部９０℃で、金型温度１８０℃、射出時間２０秒、硬化時間２０秒、射出圧力７５０ｋｇ／ｃｍ^２にて成形を行った。成形品は、１８０℃で３時間ポストキュアした。
【０２０４】
その結果、図２６に示すような±０．５ミクロン以内の寸法誤差を有する成形品を連続的に得ることができた。
【０２０５】
なお、本組成物をトランスファ成形機を用いて成形したところ、同様の特性を有する成形品を得ることができた。
【０２０６】
さらに、本成形品に光導波路部品を基準面位置に装着し、この光導波路部品に端面研磨した光ファイバをＶ溝ガイドに沿わせて固定したところ、接続損失が０．１ｄＢ以下となり、精密な調芯が実現していることが確認できた。
【０２０７】
（実施例１４）
図２７に示す構造の光素子実装基板３３に対して、その材料構成および製造方法を示す。図に示した光素子実装基板３３では、相対する２つの基準面（光導波路部品３１では平面、基板３３では錐形状７１の頂点を結んでできる面）によりシングルモード光導波路部品３１の位置決めを行うことができる。ここでは、シングルモード光導波路部品３１の位置基準を定める部分と光入力コア位置との相対値関係と、相対する基板上の基準面位置が相互に一致するように、双方とも精密に形成されている。精度は狙い位置に対して±０．５ミクロン以内となることが要求される。
【０２０８】
（ｉ）材料
フェノールノボラック型エポキシ樹脂；１００重量部、ノボラック型フェノール樹脂；１００重量部、硬化促進剤（２，４−トリレンジイソシアネート、ジメチルアミン付加物）；１０重量部、シリカ粒子（平均粒径３０ミクロン以下）；６００重量部を含む合成樹脂組成物。
【０２０９】
（ｉｉ）金型
焼き入れ鋼を精密に加工し、寸法精度を±０．１ミクロンにまで加工した。
【０２１０】
（ｉｉｉ）成形
上記組成物を上記金型を用いて射出成形により成形した。成形は、型締め圧力；５０トン、射出容量；４９ｃｍ^３、可塑化能力；２５ｋｇ／ｈｒ、射出圧力；１７５０ｋｇ／ｃｍ^２という能力を有する射出成形機に組成物を供給して、シリンダ温度がホッパ下５０℃、ノズル部９０℃で、金型温度１８０℃、射出時間２０秒、硬化時間２０秒、射出圧力７５０ｋｇ／ｃｍ^２にて成形を行った。成形品は、１８０℃で３時間ポストキュアした。
【０２１１】
その結果、図２６に示すような±０．５ミクロン以内の寸法誤差を有する成形品を連続的に得ることができた。
【０２１２】
なお、本組成物をトランスファ成形機を用いて成形したところ、同様の特性を有する成形品を得ることができた。
【０２１３】
さらに、本成形品に光導波路部品を基準面位置に装着し、この光導波路部品に端面研磨した光ファイバをＶ溝ガイドに沿わせて固定したところ、接続損失が０．１ｄＢ以下となり、精密な調芯が実現していることが確認できた。
【０２１４】
（実施例１５）
図２８に示す構造の光素子実装基板３３に対して、その材料構成および製造方法を示す。図に示した光素子実装基板３３では、相対する２つの基準面によりシングルモード光導波路部品３１の位置決めを行うことができる。ここでは、シングルモード光導波路部品３１の位置基準を定める部分と光入力コア位置との相対値関係と、相対する基板上の基準面位置が相互に一致するように、双方とも精密に形成されている。精度は狙い位置に対して±０．５ミクロン以内となることが要求される。光ファイバ入り口円筒７２の直径は２００ミクロン、位置合わせ側円筒７２の直径は１２６ミクロンとした。
【０２１５】
本基板の成型方法は、前述の実施例１２に従った。その結果、狙い値からのずれが、±０．５ミクロン以内の寸法誤差を有する成形品を連続的に得ることができた。
【０２１６】
なお、本組成物をトランスファ成形機を用いて成形したところ、同様の特性を有する成形品を得ることができた。
【０２１７】
さらに、本成形品に光導波路部品を基準面位置に装着し、この光導波路部品に端面研磨した光ファイバ（１２５ミクロン径）を円筒ガイドに沿わせて固定したところ、接続損失が０．１ｄＢ以下となり、精密な調芯が実現していることが確認できた。
【０２１８】
（実施例１６）
図２３に示す構造の光素子実装基板３３に対して、その材料構成および製造方法を示す。図に示した光素子実装基板３３では、相対する２つの基準面によりシングルモード光導波路部品３１の位置決めを行うことができる。ここでは、シングルモード光導波路部品３１の位置基準を定める部分と光入力コア位置との相対値関係と、相対する基板上の基準面位置が相互に一致するように、双方とも精密に形成されている。精度は狙い位置に対して±１ミクロン以内となることが要求される。
【０２１９】
（ｉ）材料
ノボラック型エポキシ樹脂；１００重量部、ノボラック型フェノール樹脂；１００重量部、硬化促進剤（２，４−トリレンジイソシアネート、ジメチルアミン付加物）；１０重量部の組成に対して、表３に示すように、シリカ粒子（平均粒径３０ミクロン以下）の組成比を変化させた合成樹脂組成物。
【０２２０】
【表３】

【０２２１】
（ｉｉ）金型
焼き入れ鋼を精密に加工し、寸法精度を±０．１ミクロンにまで加工した。
【０２２２】
（ｉｉｉ）成形
上記組成物を上記金型を用いて射出成形により成形した。成形は、型締め圧力；５０トン、射出容量；４９ｃｍ^３、可塑化能力；２５ｋｇ／ｈｒ、射出圧力；１７５０ｋｇ／ｃｍ^２という能力を有する射出成形機に組成物を供給して、シリンダ温度がホッパ下５０℃、ノズル部９０℃で、金型温度１８０℃、射出時間２０秒、硬化時間２０秒、射出圧力７５０ｋｇ／ｃｍ^２にて成形を行った。成形品は、１８０℃で３時間ポストキュアした。
【０２２３】
その結果、図２４に示すような±０．５ミクロン以内の寸法誤差を有する成形品を連続的に得ることができた。
【０２２４】
なお、本組成物をトランスファ成形機を用いて成形したところ、同様の特性を有する成形品を得ることができた。
【０２２５】
さらに、本成形品に光導波路部品を基準面位置に装着し、この光導波路部品に端面研磨した光ファイバをＶ溝ガイドに沿わせて固定したところ、接続損失が０．１ｄＢ以下となり、精密な調芯が実現していることが確認できた。
【０２２６】
（比較例１）
前記実施例１６に対して、表４に示すように、石英粉末を変化させた合成樹脂組成物を用いて成形した。その結果、得られた成形品の収縮率は１．３％となり、寸法精度を満足する製品が得られないことが分かった。また、寸法値のばらつきも大きかった（５〜６ミクロン）。
【０２２７】
【表４】

【０２２８】
（比較例２）
図２３に示す構造の光素子実装基板３３に対して、その材料構成および製造方法を示す。図に示した光素子実装基板３３では、相対する２つの基準面によりシングルモード光導波路部品３１の位置決めを行うことができる。ここでは、シングルモード光導波路部品３１の位置基準を定める部分と光入力コア位置との相対値関係と、相対する基板上の基準面位置が相互に一致するように、双方とも精密に形成されている。精度は狙い位置に対して±１ミクロン以内となることが要求される。
【０２２９】
（ｉ）材料
ポリエーテルイミド樹脂に対して、表５に示すように、シリカ粒子（平均粒径３０ミクロン以下）の組成比を変化させた合成樹脂組成物。
【０２３０】
【表５】

【０２３１】
（ｉｉ）金型
焼き入れ鋼を精密に加工し、寸法精度を±０．１ミクロンにまで加工した。
【０２３２】
（ｉｉｉ）成形
上記組成物を上記金型を用いて射出成形により前記実施例と同じ条件で成形した。
【０２３３】
その結果、表５に示すような異方性の大きな材料では、満足な成形品が選らないことが分かった。
【０２３４】
（実施例１７）
図２９、図３０にセラミックを用いた光素子実装基板８０の実施例を示す。光モジュールの構成は、図９や図１６とほぼ同様である。セラミックを用いる場合にはリードの構造と位置合わせの構造が異なる。
【０２３５】
リードに関しては、樹脂を用いた光素子実装基板では、リード部分をリードフレームを用いて作製していたが、セラミックでは焼成工程が入るために、タングステンなどの高融点金属をパターン化して埋め込み、このパターンに金メッキなどを施した後に、リードに鑞付けする。
【０２３６】
また、位置合わせ構造としては、焼結時の変形による型からのずれを考慮し、高さ方向の位置合わせ基準面８０−１０ａだけは、焼結した状態そのままの面を用いる。その理由は、セラミック焼結時の変形は、焼結時の収縮が主であり、光素子実装基板の高さ方向の位置合わせ基準面は変形したとしても、一様に変化するため、基準面として使用可能であるのに対し、横方向の位置合わせ基準である壁面８０−１０ｃは、光導波路部品３１と光ファイバ３２それぞれに対して離れた場所にあるため、その距離が変化するからである。そこで、横方向の光軸合わせのための基準面としては、精密な送りが制御可能な精密ダイシングソーにより作製した垂直な壁面８０−１０ｃを用いることとした。
【０２３７】
これらの光素子実装基板８０の位置決め基準を用いた位置合わせは、以下の通りである。
【０２３８】
高さ方向の位置合わせは、光導波路部品３１の高さ基準面３１−１０ａと光ファイバ３２に取り付けたＶ溝基板３５′の表面を押し当てて行う。ここで、Ｖ溝はＳｉの異方性エッチングを用いた精密加工により作製し、光導波路部品３１の高さ基準からの距離と光ファイバコアのＳｉ製のＶ溝基板３５′の表面からの距離を一致させるようにした。
【０２３９】
横方向の位置合わせは、前述のダイシングにより形成した壁面８０−１０ｃに導波路部品３１の横方向の基準面であるクラッド壁面８０−１０ｄと光ファイバ３２のＶ溝基板３５′からの突き出し側面をつき当てて行う。ダイシングの位置は、数ミクロンから２０ミクロン程度ずれたとしても、なんら問題はない。ここで問題となるのは、ダイシングによるピッチであり、これが決まれば、光導波路の横方向の基準面から光導波路のコアまでの距離、および光ファイバ側面から光ファイバコアまでの距離が正確に決まっているので、精密な位置合わせが可能となる。ダイシングのピッチは１ミクロン程度で制御可能である。
【０２４０】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の光素子実装基板は、光導波路とその表面に形成した電極パターンとを有する光機能部品に対して、光導波路と光ファイバとの光接続および電極パターンの電気接続を実現する光素子実装基板であって、その基板上に光機能部品の水平および垂直位置決めをするための面状または線状もしくは点状の基準構造部を有し、かつ、光ファイバを挿入保持するとともに該光機能部品の光導波路に光接続する位置に位置決めするためのファイバ整列部を持つとともに、光機能部品上の電極パターンの電極パッドに対峙する位置に設けた電気配線パターンとを有するものである。さらに、光機能部品上に搭載する光素子に対峙する光素子実装基板上の位置に窪み部が設けられている場合もある。このような構成となっているので、本発明の光素子実装基板は、光ファイバ接続機能、電気接続機能、封止機能のすべてを合わせ持つものである。したがって、本発明の光素子実装基板を用いれば、光モジュールの構成部品点数を大幅に削減できるので、低コストな光モジュールを製作することが可能となる。
【０２４１】
さらに、この光素子実装基板と、その表面に光素子実装基板位置決め基準面に対応する位置決め基準面を有するとともに、位置決め基準面からの位置、距離を光素子実装基板に合わせて製作した光導波路、電極パターンおよび光素子を有する光機能部品とを組み合わせることにより、光素子実装基板と光機能部品との位置決め機構を合わせるだけで、上記の３要素、すなわち、ファイバ接続、電気接続、封止に関わる位置合わせを同時に、しかも、極めて簡便に完了することができる。
【０２４２】
したがって、本発明によれば、光モジュールの製作工程の簡略化が図れるので、低コストな光モジュールが実現できる。
【０２４３】
さらに、光素子実装基板として樹脂成形品を用い、使用樹脂として、本発明の請求の範囲および実施例に示した具体的な樹脂組成を採用することにより、サブミクロンに至る高い寸法精度、耐熱性、長期信頼性を実現できる。また、実装基板が樹脂組成であることから、成形加工による大量生産が可能になり、製造コストを大幅に低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明において、光導波路と光ファイバの光軸合わせが精度よく実現できる理由を説明する図である。
【図２】本発明の第５の実施例を示す斜視図である。
【図３】本発明の第１の実施例を示す斜視図である。
【図４】本発明の第２の実施例を示す斜視図である。
【図５】本発明の第４の実施例を示す斜視図である。
【図６】本発明の第６の実施例に係る光モジュールの斜視図である。
【図７】本発明の第６の実施例に係る光素子実装基板の斜視図である。
【図８】本発明の第７の実施例に係る光モジュールの斜視図である。
【図９】本発明の第８の実施例を説明するための図であり、レーザを光導波路に集積した光機能部品を、位置合わせ構造を有する光素子実装基板に搭載してなる本発明に係る光モジュールの斜視図であり、光機能部品の表面が見えるようにした光素子実装基板に載せる前の状態の図である。
【図１０】図９と同じ光モジュールの斜視図であり、光機能部品を光素子実装基板に載せた状態で、光ファイバの固定形態としてピッグテール型を用いた場合の図である。
【図１１】図１０と同じ光モジュールの斜視図であり、一部断面視して光導波路と光ファイバの光軸が調整された状態を示した図である。
【図１２】本発明の光モジュールの位置合わせ構造部分近傍を示す斜視図であり、光機能部品の表面が見えるようにした光素子実装基板に載せる前の状態の図である。
【図１３】図１２と同じ光モジュールの位置合わせ構造部分近傍の平面図であり、水平方向の位置合わせを説明する図である。
【図１４】図１２、図１３と同じ光モジュールの位置合わせ構造部分近傍の側面図であり、高さ方向の位置合わせを説明する図である。
【図１５】光素子実装基板上への光機能部品の固定に半田バンプを用いれば、半田が硬化するまでの保持工程を省略できることの理由を説明する図である。
【図１６】光ファイバの固定形態として着脱可能な構造を用いた、本発明にかかる光モジュールの斜視図であり、光素子実装基板に光機能部品を載せた状態の図である。
【図１７】図１６と同じ光モジュールの、光導波路と光ファイバの光軸が調整された状態を示すために一部断面視した斜視図である。
【図１８】本発明の第９の実施例の光モジュールの一部断面視した側面図であり、樹脂による封止形態の例を示している。
【図１９】同様に、本発明の第９の実施例の光モジュールの一部断面視した側面図であり、透明な樹脂で光ファイバを含めて封止した構成の例を示している。
【図２０】同様に、本発明の第９の実施例の光モジュールの一部断面視した側面図であり、樹脂の流れを止めるための構造を示している。
【図２１】本発明の第１０の実施例の光モジュールの分解斜視図であり、光モジュール同士を結合する構造に特徴がある光モジュールの図である。
【図２２】本発明の第１１の実施例の光モジュールの分解斜視図であり、水平方向の位置合わせにマーカーを用いた位置合わせ構造を示している。
【図２３】本発明の第１２の実施例の光素子実装基板の斜視図である。
【図２４】本発明の第１２の実施例の光素子実装基板の寸法誤差の測定値を示すグラフである。
【図２５】本発明の第１３の実施例の光素子実装基板の斜視図である。
【図２６】本発明の第１３の実施例の光素子実装基板の寸法誤差の想定値を示すグラフである。
【図２７】本発明の第１４の実施例の光素子実装基板の斜視図である。
【図２８】本発明の第１５の実施例の光素子実装基板の斜視図である。
【図２９】材料にセラミックを使った本発明の第１７の実施例の光素子実装基板の斜視図である。
【図３０】図２９に示した基板の要部の断面構造図である。
【図３１】従来技術による光導波路と光ファイバの位置合わせ構造を示す側面図である。
【図３２】従来技術による光部品の電極取り出し構造を示す斜視図である。
【図３３】従来技術による気密封止された光モジュールを示す分解斜視図である。
【符号の説明】
１１，６１樹脂製光素子実装基板
１２，６２光機能部品固定用凹状構造（基準構造部）
１３，１３′，６３光ファイバ用Ｖ溝部（ファイバ整列部）
１４，１４′，６４ファイバ被覆部固定用凹部
１５光機能導波回路
１６，１６′ 光ファイバテープ
１７，１７′ 光ファイバ押さえ蓋
１８，１８′ 押さえ蓋の微小突起部
１９，１９′ 光素子実装基板の嵌合用微小凹部
２１，２７光素子実装基板
２２，２８高分子光導波路
２３高分子光導波路を固定位置決めするための凹部構造（基準構造部）
２４，２４′ Ｖ溝部（ファイバ整列部）
２５，２５′ 光ファイバテープの被覆部を収納固定する凹部
２６，２６′，２６″，２９，２９′，２９″ 余分な接着剤を逃がすための溝
３１光機能部品（光導波路基板など）
３１−１光導波路コア
３１−３光素子
３１−４電極
１３−５光機能部品基板ハンドリング用溝
３１−１０ａ光機能部品側高さ基準面（高さ基準構造部）
３１−１０ｂ光機能部品側水平基準面（係止面；水平基準構造部）
３１−１１光機能部品側水平位置決めマーク（点状基準構造部）
３２光ファイバ
３２−１光導波路コア
３３光素子実装基板
３３−１ファイバ整列溝
３３−１０ａ光素子実装基板側高さ基準面（高さ基準構造部）
３３−１０ｂ光素子実装基板側水平基準面（係止面；水平基準構造部）
３３−１１貫通孔（点状基準構造部）
３３−３０電気配線（リードなど）
３３−３１半田バンプ（電極取り出し部）
３４樹脂
３４−１光ファイバ固定用樹脂
３４−２補強用接着剤
３４−３封止用樹脂
３４−４フィルム状部品固定用接着剤
３５Ｖ溝付きファイバ押さえ板
３６ファイバ固定用ホック
３７フィルム状部品
７０基板底面のＶ形状の稜線
７１基板底面に形成した錐形状
７２円筒形ファイバ整列部入り口円筒
７３円筒形ファイバ整列部
８０セラミック製光素子実装基板
８０−１０ａ高さ方向位置合わせ基準面
８０−１０ｃ横方向位置合わせ基準面（ファイバつきあて面）
８０−１０ｄクラッドつきあて面

Claims

光導波路を有する光機能部品の該光導波路と光ファイバとの光接続を実現する光素子実装基板であって、
該光素子実装基板は、前記光機能部品を挿入固定するための凹状構造部を有し、かつ該光機能部品の水平および垂直基準構造と当接し該光機能部品の水平方向および垂直方向の位置決めを行うための水平および高さ基準構造部、ならびに前記光ファイバを挿入保持するとともに前記光導波路に光接続する位置に該光ファイバを位置決めするためのファイバ整列部を有する合成樹脂組成物の成形体からなり、前記合成樹脂組成物はその成形収縮率が１％以下であり、該成形収縮率が等方的もしくはその値の最大値と最小値との比が１．５以下である、熱硬化性樹脂としてエポキシ樹脂を、無機充填材として石英粉末を含有する組成物もしくは非晶性高分子としてポリエーテルサルホン、ポリスルホン、ポリエーテルイミドまたはそれらの混合物を、無機充填材として無機結晶粉末、ガラス粉末またはそれらの混合物を含有する組成物からなることを特徴とする光素子実装基板。
前記光素子実装基板が前記光機能部品を該光機能部品の前記光導波路を搭載した基板面を下向きに位置決めを行うための水平および高さ基準構造部を有する請求項１に記載の光素子実装基板。
前記光素子実装基板が複数の前記水平および高さ基準構造部をさらに有し、該複数の水平および高さ基準構造部のそれぞれに複数の前記光機能部品がそれらの光機能部品相互間の水平および垂直方向が位置決めされる請求項１または２に記載の光素子実装基板。
前記光素子実装基板が電気配線パターンをさらに有し、該電気配線パターンは電極パターンを有する前記光機能部品との電気接続を行うために、該光機能部品を前記光ファイバに対して位置決めしたときに該光機能部品の電極パターンの電極パッドに対峙する位置に設けられている請求項１ないし３のいずれかに記載の光素子実装基板。
前記光実装基板が前記凹状構造部の低部に窪み部をさらに有し、該窪み部は光導波路と光結合する光素子を有する前記該光機能部品を、前記光導波路および光素子を搭載した基板面を下向きに、前記光ファイバに対して位置決めしたときに、前記光素子に対峙する位置に設けられている請求項２に記載の光素子実装基板。
前記光素子実装基板が高分子光導波回路が実装された構造部をさらに含む請求項１ないし５のいずれかに記載の光素子実装基板。
前記光素子実装基板の前記水平基準構造部が、前記光機能部品の前記光導波路からの出射光の光軸に平行な軸に対して線対称な位置に配置されている少なくとも一対の面、線および／または点からなる水平基準構造部を当接させる、前記光素子実装基板上の少なくとも一対の面、線および／または点である請求項１ないし６のいずれかに記載の光素子実装基板。
前記光素子実装基板の前記水平基準構造部を構成する前記一対の面が、前記光機能部品に形成されたリブ状突起部分を斜めに加工した一対の係止面からなる水平基準構造部を当接させる一対のノッジ状ガイドの斜め側面からなる係止面である請求項７に記載の光素子実装基板。
前記光素子実装基板の高さ基準構造部が、前記光機能部品の垂直基準構造部である該光機能部品の底面を当接させる前記凹状構造部の底面、もしくは凹状構造部の底部に設けた突起構造の稜線または頂点の配列で形成される仮想面である請求項１ないし６のいずれかに記載の光素子実装基板。
前記光素子実装基板の高さ基準構造部が、前記光機能部品の垂直基準構造部を当接させるノッジ状ガイドの上面である請求項１ないし９のいずれかに記載の光素子実装基板。
前記ファイバ整列部が、断面Ｖ形の溝もしくは円筒形となっている請求項１に記載の光素子実装基板。
光導波路または／および受光素子または／および発光素子および前記光素子を駆動制御するための電子回路を有する光機能部品の該光導波路と光ファイバとの光接続および電気的接続を実現する光素子実装基板であって、
該光素子実装基板は、前記光機能部品を挿入固定する凹状構造、前記光機能部品の水平方向および垂直方向の位置決めを行うための水平および高さ基準構造部、前記光ファイバを挿入保持するとともに前記光導波路に光接続する位置に該光ファイバを位置決めするためのファイバ整列部、ならびに前記電子回路の電極パターンの電極パッドに対峙して位置した電気配線パターンを有する請求項１ないし１１のいずれかに記載の光素子実装基板。
前記請求項１ないし１２のいずれかに記載の光素子実装基板の製造方法であって、成形収縮率が１％以下であり、かつ該成形収縮率の値が等方的であるか、もしくはその値の最大値と最小値との比が１．５以下である熱硬化性樹脂としてエポキシ樹脂を、無機充填材として石英粉末を含有する組成物もしくは非晶性高分子としてポリエーテルサルホン、ポリスルホン、ポリエーテルイミドまたはそれらの混合物を、無機充填材として無機結晶粉末、ガラス粉末またはそれらの混合物を含有する組成物からなる合成樹脂組成物を、金型を用いて射出成形またはトランスファー成形により成形することを特徴とする光素子実装基板の製造方法。
前記請求項１ないし１２のいずれかに記載の光素子実装基板に光機能部品と光ファイバとが実装されてなる光モジュールであって、前記光機能部品の水平および垂直基準構造部のそれぞれが前記光素子実装基板の水平および高さ基準構造部のそれぞれに当接されており、かつ前記光ファイバが前記光素子実装基板の光ファイバ整列部に挿入されていることにより、前記光機能部品と光ファイバとの光接続が実現されていることを特徴とする光モジュール。
前記光機能部品が、該光機能部品の光導波路を搭載した基板面を下向きに前記光素子実装基板に位置決めされている請求項１４に記載の光モジュール。
前記光機能部品が光導波路、光導波路に光接続されている受光素子および光導波路に光接続されている発光素子から選択される１または２以上の光素子で構成される請求項１４または１５に記載の光モジュール。
前記光機能部品が前記光素子を駆動制御する電子回路を有し、該電子回路を構成する電極パターンの電極パッドと、該電極パッドに対峙する位置に設けられた前記光素子実装基板の電気配線パターンとの間に電気的接続が実現されている請求項１５または１６に記載の光モジュール。
前記光機能部品の水平および垂直基準構造部が、該光機能部品に形成されたリブ型の突起からなり、該リブ形突起の壁面が水平基準構造部を、前記光機能部品のリブ形突起の形成により露出した基板面が垂直基準構造部を構成し、それらが光実装基板に設けられたノッジ状ガイドからなる水平および高さ基準構造部のそれぞれに当接されている請求項１４ないし１７のいずれかに記載の光モジュール。
前記リブ型の突起が、前記光機能部品の基板面にリブ型に形成された光導波路であるか、もしくは基板上の光導波路のクラッド部分のエッチングにより形成された突起であり、該リブ型突起の先端部が光導波路の長手方向に斜めに形成された一対の係止面からなる水平基準構造部を構成している請求項１８に記載の光モジュール。
前記光機能部品の一対の係止面は、前記光導波路からの出射光の光軸に平行な軸に対して線対称な位置に配置されている請求項１９に記載の光モジュール。
前記光機能部品と前記光素子実装基板との間隙に絶縁性の封止用樹脂が充填されている請求項１４ないし２０のいずれかに記載の光モジュール。
前記光素子実装基板に設けられた窪み部に絶縁性でかつ透明な樹脂が充填されて光素子の封止が実現されている請求項１４ないし２１のいずれかに記載の光モジュール。
前記光ファイバに光コネクタが装着されていることを特徴とする請求項１４に記載の光モジュール。
前記光ファイバが光ファイバテープに装着されている請求項１４または２３に記載の光モジュール。
前記光機能部品が実装され、前記光ファイバが接続された前記光素子実装基板の上部もしくは全体が樹脂モールドにより封止されている請求項１４ないし２４のいずれかに記載の光モジュール。