JP4062403B2 - 光モジュールの製造方法 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、光モジュール及びその製造方法並びに光伝達装置に関する。
【0002】
【発明の背景】
近年、情報通信が高速化・大容量化の傾向にあり、光通信の開発が進んでいる。光通信では、電気信号を光信号に変換し、光信号を光ファイバで送信し、受信した光信号を電気信号に変換する。電気信号と光信号との変換は光素子によって行われる。光素子は、光の出射口又は入射口を有するため、光ファイバを取り付ける前に樹脂封止を設けることが難しい。しかしながら、光ファイバを取り付ける前に樹脂封止を行うことができれば、製造工程を円滑化することができる。
【0003】
本発明は、従来の問題点を解決するものであり、その目的は、光導波路を取り付ける前に樹脂封止を行えるようにすることにある。
【0004】
【課題を解決するための手段】
(1)本発明に係る光モジュールの製造方法は、(a)光学的部分を有する光素子を、貫通穴を有する基板に実装し、
(b)少なくとも前記光素子と前記基板の間に樹脂を設け、
(c)前記樹脂が設けられた後に、前記貫通穴に向けて光導波路を取り付けることを含み、
前記(a)工程で、前記光学的部分を前記貫通穴に向けて前記光素子を配置し、
前記(b)工程は、前記樹脂が前記貫通穴に入り込むことを避けて行う。
【0005】
本発明によれば、光の伝送に必要な貫通穴を塞がないように、しかも、光導波路を取り付ける前に樹脂を設けることができる。この樹脂によって、光素子と基板の接続信頼性を向上させることができる。
【0006】
(2)この光モジュールの製造方法において、
前記(b)工程の前に、前記貫通穴を塞いでおいてもよい。
【0007】
(3)この光モジュールの製造方法において、
前記貫通穴を塞ぐ工程は、前記基板に変形可能シートを重ねて、前記貫通穴を介して前記変形可能シートを吸引し、前記貫通穴から前記光学的部分に至るまで前記変形可能シートの一部を入り込ませて行ってもよい。
【0008】
ここで、変形可能シートとは、弾性変形するシートであってもよいし、可塑変形するシートであってもよい。
【0009】
(4)この光モジュールの製造方法において、
前記(b)工程の後に、前記変形可能シートを除去してもよい。
【0010】
(5)この光モジュールの製造方法において、
前記貫通穴を塞ぐ工程は、前記貫通穴から前記光学的部分に至る領域に充填剤を設けて行ってもよい。
【0011】
(6)この光モジュールの製造方法において、
前記(b)工程の後に、前記充填剤を除去してもよい。
【0012】
(7)この光モジュールの製造方法において、
前記(b)工程を、前記貫通穴から前記光学的部分に至るように流体を供給しながら行ってもよい。
【0013】
ここで、流体とは、気体又は液体のいずれであってもよい。
【0014】
(8)この光モジュールの製造方法において、
前記(b)工程で、前記光素子を覆うように前記樹脂を設けてもよい。
【0015】
(9)この光モジュールの製造方法において、
前記(b)工程で、前記光素子における前記基板とは反対側面を避けて前記樹脂を設けてもよい。
【0016】
(10)本発明に係る光モジュールは、上記方法によって製造されたものである。
【0017】
(11)本発明に係る光伝達装置は、光モジュールを有し、前記光導波路の両端部のそれぞれに前記光素子が取り付けられてなる。
【0018】
(12)この光伝達装置は、前記光導波路の両端部のそれぞれに設けられたプラグをさらに有してもよい。
【0019】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の好適な実施の形態について図面を参照して説明する。
【0020】
(第1の実施の形態)
図1(A)〜図2(C)は、本発明を適用した第1の実施の形態に係る光モジュールの製造方法を説明する図である。光モジュールの製造方法では、光素子10を使用する。光素子10は、少なくとも1つ(図1の例では複数)の光学的部分12を有する。光素子10は、発光素子であっても受光素子であってもよい。発光素子の一例として面発光素子、特に面発光レーザを使用することができる。面発光レーザなどの面発光素子は、表面から垂直方向に光を発する。光素子10が発光素子であるときは、光学的部分12は発光部であり、光素子10が受光素子であるときは、光学的部分12は受光部である。複数の光学的部分12は、同じピッチで配置されている。ここで、同じピッチとは、要求される精度の範囲内で同一であること(実質的同一)を意味する。複数の光学的部分12を有する光素子10によれば、光学的部分12のピッチを調整する必要がない。変形例として、1つの光学的部分を有する複数の光素子を用意し、光学的部分のピッチが同じになるように、各光素子を配置してもよい。その場合、同じ構成の複数の光素子を使用することが好ましい。
【0021】
光素子10は、少なくとも1つ(例えば複数)の電極14を有する。図1に示す例では、電極14は、バンプ(金又はハンダ等)を含む。光素子10における光学的部分12が形成された面のみに電極14が形成されていてもよいし、光学的部分12が形成された面及びそれ以外の面(例えば反対面)に電極14が形成されていてもよい。
【0022】
図1(A)に示すように、光素子10を基板20に実装する。基板20は、少なくとも1つ(例えば複数)の貫通穴22を有する。貫通穴22は、基板20の表面に垂直に形成されていてもよい。貫通穴22の数は、光学的部分12の数に等しい。光素子10は、光学的部分12を基板20側(詳しくは貫通穴22)に向けて配置する。基板20には、配線パターン24が形成されている。光素子10の電極14は、配線パターン24(例えばそのランド)に接合されている。本実施の形態では、光素子10は基板20にフェースダウンボンディングされている。電極14と配線パターン24(詳しくはそのランド)の接合には、金属接合を適用したり、ハンダ等のろう材を使用する。本発明は、電極14と配線パターン24とをワイヤ等で電気的に接続することを除くものではない。また、変形例として、フェースアップボンディング構造を適用してもよい。
【0023】
光素子10における光学的部分12が形成された面と基板20における配線パターン24が形成された面との間には、図1(A)に示すように、隙間(詳しくは気体又は液体の流路)を形成する。隙間の形成には、電極14及び配線パターン24の厚み(高さ)を利用してもよい。なお、光素子10と基板20との間に隙間があれば、両者の一部が接触していてもよい。
【0024】
図1(B)に示すように、基板20上にシート30を配置する(又は重ねる)。詳しくは、基板20における光素子10が実装された面とは反対側の面にシート30を載せる。シート30によって貫通穴22を塞ぐ。シート30は、基板20に貼り付けてもよいし、基板20に載せるだけでもよい。シート30は、変形可能なもの(例えば熱可塑性樹脂で形成されたもの)である。シート30は、弾性変形するものであってもよいし、塑性変形するものであってもよい。
【0025】
そして、シート30の一部を貫通穴22内に吸引する。例えば、シート30を貫通穴22内に真空引きする。詳しくは、基板20における光素子10が実装された側に、チャンバ32を形成し、チャンバ32内を真空にする。こうして、図1(C)に示すように、シート30の一部を貫通穴22内に入り込ませることができる。すなわち、貫通穴22をシート30の一部分34で塞ぐことができる。なお、シート30は、貫通穴22内に位置する部分のみが延伸して貫通穴22に入り込んでもよい。この場合、シート30は基板20に接着(例えば剥離可能な仮接着)しておいてもよい。あるいは、シート30における貫通穴22の外側に位置する部分も、貫通穴22内に引きずり込まれてもよい。この場合は、シート30を基板20に載せるだけにしておいてもよい。
【0026】
シート30における貫通穴22に入り込んだ部分34は、光学的部分12(例えばその表面全体)と接触していてもよい。シート30の一部分34は、図1(C)に示す例では、幅又は直径において、貫通穴22よりも大きくなっているが、貫通穴22と同じであってもよいし、貫通穴22よりも小さくてもよい。シート30の一部分34は、図1(C)に示すように、その先端部が丸く(曲面に)なっている。
【0027】
図2(A)に示すように、少なくとも光素子10と基板20との間に樹脂40を設ける。ここで、光素子10と基板20との間とは、光素子10のいずれかの面と、基板20のいずれかの面との間をいう。図2(A)に示す例では、光素子10を樹脂40によって封止している。樹脂40は、モールド工程又はポッティング工程のいずれによって設けてもよい。樹脂40は、電極14と配線パターン24との接合部も覆う。樹脂40は、光素子10及び基板20の対向する面の間にも充填される。樹脂40は、シート30の一部分34に接触(又は密着)してもよい。ただし、基板20の貫通穴22には、シート30の一部分34が入り込んでいるので、樹脂40は、貫通穴22には入り込まない。すなわち、樹脂40を設ける工程は、貫通穴22に入り込むことを避けて行われる。樹脂40が遮光性(詳しくは光学的部分12が反応する波長の光を遮断する性質)を有していれば、光学的部分12に、樹脂40を通して外部光が入ることを防止できる。
【0028】
図2(B)に示すように、シート30を基板20から除去する。また、樹脂40から、シート30の一部分34を取り出す。そうすると、樹脂40には、シート30の一部分34に対応した穴42が形成される。シート30の一部分34が光学的部分12に接触していた場合、穴42内に光学的部分12が露出する。シート30の一部分34の先端部が丸く(曲面に)なっていた場合、樹脂40の穴42も、丸い(カーブした)内面を有する。
【0029】
図2(C)に示すように、基板20に光導波路50を取り付ける。詳しくは、基板20の貫通穴22に光導波路50(その先端部)を挿入する。光導波路50は、光信号を伝搬させるための伝送線路である。光導波路50の断面は、円形又は楕円形であることが多い。本実施の形態では、光導波路50は、光ファイバである。光ファイバはコアとクラッドで構成されている。光ファイバの材料は、石英ガラス又はプラスチックのいずれでもよい。光ファイバは、ジャケットで被覆されて光ファイバケーブルを構成してもよい。光導波路50は、その先端面を光学的部分12に向けて配置する。
【0030】
光導波路50(その先端部)は、樹脂40の穴42にも挿入する。図2(B)に示す穴42は、光学的部分12に近い位置の大きさ(幅又は内径)が、貫通穴22の大きさ(幅又は内径)よりも小さくなっている。したがって、光導波路50の先端部は、光学的部分12に接触せずに、穴42の内面に当たって止まるようになっている。これにより、光学的部分12が保護される。
【0031】
以上の工程を経て、光モジュールを製造することができる。本実施の形態によれば、光導波路50を取り付ける前に樹脂40を設けるが、光学的部分12を避けて樹脂40を設けることができる。したがって、製造工程を円滑に行うことができる。
【0032】
(第2の実施の形態)
図3(A)〜図3(C)は、本発明を適用した第2の実施の形態に係る光モジュールの製造方法を説明する図である。本実施の形態において、第1の実施の形態で説明した構成要素と同一のものには同一の符号を付けて説明を省略する。
【0033】
本実施の形態では、図3(A)に示すように、基板20の貫通穴22に充填剤60を設ける。充填剤60は、樹脂(例えば、シリコーン樹脂やレジストとして使用される樹脂)であってもよい。充填剤60は、例えばシリコーンゲルのようにゲル状であってもよい。充填剤60は、光素子10を基板20に実装した後に設けてもよい。その場合、充填剤60は、貫通穴22から光学的部分12に至る領域にも設ける。充填剤60は、基板20における光素子10が実装された面とは反対側面から、貫通穴22を通じて設けてもよい。そして、光素子10及び基板20の対向する面の間に充填剤60を設ける。そして、貫通穴22を塞ぐ。また、光学的部分12が充填剤60によって覆われる。充填剤60は、図3(A)に示すように、基板20における光素子10が実装された面とは反対側の面から盛り上がるように設けてもよい。充填剤60は、電極14及び配線パターン24の接合部を避けて設けてもよい。
【0034】
図3(B)に示すように、樹脂40(第1の実施の形態で説明した。)を設ける。すでに、貫通穴22に充填剤60が設けてあるので、樹脂40が貫通穴22に入ることはない。また、充填剤60が光学的部分12を覆っていれば、樹脂40が光学的部分12を覆うこともない。充填剤60が、電極14及び配線パターン24の接合部を避けて設けてあれば、電極14及び配線パターン24の接合部は、樹脂40によって覆われる。
【0035】
図3(C)に示すように、充填剤60を除去する。充填剤60の除去は、水又は有機溶剤によって行ってもよい。充填剤60は、貫通穴22から除去される。また、充填剤60は、光学的部分12上及びその上方から除去される。そして、光学的部分12は、貫通穴22内で露出する。樹脂40には、凹部44が形成される。凹部44は、光素子10における光学的部分12が形成された面上に形成される。凹部44内に光学的部分12が配置される。
【0036】
その後、図2(C)に示すように、光導波路50を取り付ける。以上の工程を経て、光モジュールを製造することができる。本実施の形態によれば、光導波路50を取り付ける前に樹脂40を設けるが、光学的部分12を避けて樹脂40を設けることができる。したがって、製造工程を円滑に行うことができる。
【0037】
(第3の実施の形態)
図4は、本発明を適用した第3の実施の形態に係る光モジュールの製造方法を説明する図である。本実施の形態では、図3(A)に示す充填剤60の代わりに、充填剤62を使用する。充填剤62は、光透過性を有する。充填剤62として、光導波路50を構成する材料と同じ屈折率を有する材料を使用してもよい。充填剤62として、屈折率調整剤を使用してもよい。この例では、充填剤62が設けられる位置は、貫通穴22を避けている点を除き、図3(A)に示す充填剤60と同じであってもよい。例えば、図3(A)に示す充填剤60と同じように、貫通穴22内にも充填剤62を設け、その後貫通穴22から充填剤62を除去してもよい。図4に示す例では、基板20における光素子10が実装された面とは反対側の面に、充填剤62が付着していないが、これが付着していてもよい。その他の詳細は、充填剤60について説明した内容が該当する。本実施の形態では、充填剤62を残したまま、光導波路50を取り付ける。光学的部分12と光導波路50との間に充填剤62が設けられる。これによれば、充填剤62を除去する工程がないので、光モジュールの製造工程を簡略化することができる。
【0038】
(第4の実施の形態)
図5は、本発明を適用した第4の実施の形態に係る光モジュールの製造方法を説明する図である。本実施の形態では、樹脂40を、光素子10における基板20とは反対側の面を避けて設ける。すなわち、光素子10の側面に、樹脂40のフィレットを形成する。これ以外の内容は、第2の実施の形態で説明した内容と同じである。本実施の形態によれば、光素子10における基板20とは反対側の面が、樹脂40によって覆われずに露出する。したがって、光素子10の放熱効果が得られる。また、樹脂40から露出した面に電極(パッド)が形成されている場合には、電気的な接続を図ることができる。
【0039】
(第5の実施の形態)
図6は、本発明を適用した第5の実施の形態に係る光モジュールの製造方法を説明する図である。本実施の形態では、第2の実施の形態で説明した充填剤60を設ける代わりに、貫通穴22から光学的部分12に至るように流体(気体(例えば空気)又は液体)を供給しながら、樹脂40を設ける。例えば、基板20における光素子10が実装された側に、チャンバ64を形成し、チャンバ64内に流体を供給する。そして、貫通穴22から流体を送り込む。この状態で樹脂40を設けると、貫通穴22の内部及び貫通穴22から光学的部分12に至る領域に、樹脂40が行き渡らなくなる。こうして、樹脂40を、貫通穴22内を避けて、かつ、光学的部分12上及びその上方を避けて設けることができる。
【0040】
その後、図2(C)に示すように、光導波路50を取り付ける。以上の工程を経て、光モジュールを製造することができる。本実施の形態によれば、光導波路50を取り付ける前に樹脂40を設けるが、光学的部分12を避けて樹脂40を設けることができる。したがって、製造工程を円滑に行うことができる。
【0041】
図7(A)は、本発明を適用した実施の形態に係る光伝達装置を示す図である。光伝達装置100は、コンピュータ、ディスプレイ、記憶装置、プリンタ等の電子機器102を相互に接続するものである。電子機器102は、情報通信機器であってもよい。光伝達装置100は、ケーブル104の両端にプラグ106が設けられたものであってもよい。ケーブル104は、複数の光導波路50(図2(C)参照)を含む。各光導波路50の一方の端部に発光素子が位置合わせされ、他方の端部に受光素子が位置合わせされている。発光素子又は受光素子(少なくとも一方は上述した光素子10に相当する。)は、図1に示す基板20に取り付けられている。いずれかの電子機器102から出力された電気信号は、発光素子によって光信号に変換され、光信号は光導波路50を伝わり、受光素子によって電気信号に変換される。電気信号は、他の電子機器102に入力される。こうして、本実施の形態に係る光伝達装置100によれば、光信号によって、電子機器102の情報伝達を行うことができる。
【0042】
図7(B)は、本発明を適用した実施の形態に係る光伝達装置を示す図である。本実施の形態に係る光伝達装置は、第1の実施の形態の変形例に係る光モジュールを有する。図7(B)において光導波路50は、樹脂40の穴42に挿入されていない。また、光導波路50は、基板20の貫通穴22に挿入されていない。光導波路50の先端面は、基板20における光素子10が実装された面とは反対側の面と面一の位置に配置されている。この状態で、光導波路50が固定されてコネクタ70が形成されている。
【0043】
図8は、本発明を適用した実施の形態に係る光伝達装置の使用形態を示す図である。光伝達装置112は、電子機器110間を接続する。電子機器110として、液晶表示モニター又はディジタル対応のCRT(金融、通信販売、医療、教育の分野で使用されることがある。)、液晶プロジェクタ、プラズマディスプレイパネル(PDP)、ディジタルTV、小売店のレジ(POS(Point of Sale Scanning)用)、ビデオ、チューナー、ゲーム装置、プリンター等が挙げられる。
【0044】
本発明は、上述した実施の形態に限定されるものではなく、種々の変形が可能である。例えば、本発明は、実施の形態で説明した構成と実質的に同一の構成(例えば、機能、方法及び結果が同一の構成、あるいは目的及び結果が同一の構成)を含む。また、本発明は、実施の形態で説明した構成の本質的でない部分を置き換えた構成を含む。また、本発明は、実施の形態で説明した構成と同一の作用効果を奏する構成又は同一の目的を達成することができる構成を含む。また、本発明は、実施の形態で説明した構成に公知技術を付加した構成を含む。
【図面の簡単な説明】
【図1】図1(A)〜図1(C)は、本発明を適用した第1の実施の形態に係る光モジュールの製造方法を説明する図である。
【図2】図2(A)〜図2(C)は、本発明を適用した第1の実施の形態に係る光モジュールの製造方法を説明する図である。
【図3】図3(A)〜図3(C)は、本発明を適用した第2の実施の形態に係る光モジュールの製造方法を説明する図である。
【図4】図4は、本発明を適用した第3の実施の形態に係る光モジュールの製造方法を説明する図である。
【図5】図5は、本発明を適用した第4の実施の形態に係る光モジュールの製造方法を説明する図である。
【図6】図6は、本発明を適用した第5の実施の形態に係る光モジュールの製造方法を説明する図である。
【図7】図7(A)及び図7(B)は、本発明を適用した実施の形態に係る光伝達装置を示す図である。
【図8】図8は、本発明を適用した実施の形態に係る光伝達装置の使用形態を示す図である。
【符号の説明】
10 光素子
12 光学的部分
20 基板
22 貫通穴
30 シート
40 樹脂
50 光導波路
60 充填剤
Claims (3)
- (a)電気信号と光信号との変換を行う、光学的部分を有する光素子を、貫通穴を有する基板に実装し、前記貫通穴から前記光学的部分に至る領域に充填剤を設けて前記貫通穴を塞いだ後に、
(b)少なくとも前記光素子と前記基板の間に樹脂を設け、
(c)前記樹脂が設けられた後に、前記充填剤を除去して前記貫通穴に向けて光導波路を取り付けることを含み、
前記(a)工程で、前記光学的部分を前記貫通穴に向けて前記光素子を配置する光モジュールの製造方法。 - 請求項1記載の光モジュールの製造方法において、
前記(b)工程で、前記光素子を覆うように前記樹脂を設ける光モジュールの製造方法。 - 請求項1又は2記載の光モジュールの製造方法において、
前記(b)工程で、前記光素子における前記基板とは反対側面を避けて前記樹脂を設ける光モジュールの製造方法。
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