JP5376617B2 - 光電変換モジュール - Google Patents
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Description
例えば、特許文献1が開示する光電変換モジュールは、配線パターンを備えた配線基板の上に、光ファイバを配置するための溝を備えた光ファイバ搭載部が設けられている。配線基板の上には、光ファイバ、光導波路及び光半導体素子が搭載され、光ファイバは光導波路を介して光半導体素子と光学的に接続されている。
しかしながら、特許文献1が開示する光電変換モジュールでは、光ファイバ搭載部の溝を形成する製造工程が必要であるため、その製造工程分のコストがかかるという問題があった。
以下、図面を参照して本発明の第1実施形態について説明する。
図1は、第1実施形態の光電変換モジュール10を概略的に示す平面図であり、図2は、図1中のII−II線に沿う概略的な断面図である。
導体パターン14は、基板12の表面にパターン化された導体層からなる。本実施形態では、導体パターン14は、基板12の表面に積層されパターン化されたCu(銅)層と、Cu層に表面にめっきして設けられたNi(ニッケル)層と、Ni層の表面にめっきして設けられたAu(金)層とからなる。導体パターン14は、基板12の表面にCu層を積層する製造工程と、積層したCu層をエッチングしてパターン化する製造工程と、パターン化されたCu層の表面にNi層をめっきする製造工程と、Ni層の表面にAu層をめっきする製造工程からなる製造方法により形成される。導体パターン14は電極パターン16と規制パターン18とを含み、電極パターン16と規制パターン18は、導体パターン14を形成する際に、同一の製造工程で一緒に形成される。
T1>(D+d)/2
で表される関係が満たされるのが好ましい。突条32の厚さT1はミラー部28の高さに等しく、この関係が満たされることによって、基板12の表面からのミラー部28の高さが、光ファイバ30のコア40の高さを超える。これにより、光ファイバ30と光電変換素子22の結合効率が高くなる。
T1+T2>D
で表される関係が満たされるのが好ましい。つまり、基板12の表面から光電変換素子22までの距離は、光ファイバ30の直径Dよりも大きいのが好ましい。この関係が満たされることによって、光ファイバ30の端部を、基板12と光電変換素子22の隙間に配置することができ、光ファイバ30の端部の先端をミラー部28のより近傍に配置することができる。この結果として、光電変換素子22と光ファイバ30の間の結合効率が高くなる。
以下、導体パターン14及びミラー部28の製造方法について説明する。
基板12の表面にCu層を積層する。
次に、基板12の表面に積層されたCu層をエッチングしてパターン化する。図4は、エッチングされたCu層のパターンを示す。エッチングによって成形されたパターンは、規制パターン18のCu層44と、電極パターン16のCu層56と、後ほどミラー部28のCu層50に成形されるロッド部62を含んでいる。ロッド部62は、電極パターン16のCu層56と一体に設けられている。
そしてこの場合、エッチングによって成形される突条32のCu層44同士の間隔G1は、約100μmに設定され、Ni層46の厚さT4は10μmに設定され、Au層は0.05μmに設定される。突条32の厚さT1は、Cu層44の厚さT3とNi層46の厚さT4の合計に略等しい。
従来、Cu層の表面にめっきして設けるNi層の厚さは、1μm以上3μm以下程度であった。第1実施形態の光電変換モジュール10において、光ファイバ30を規制する規制パターン18を形成するために、例えば、光ファイバ30の直径Dが80μmの場合、Cu層44の厚さは70μm程度と厚く形成する必要がある。一方、光電変換素子22を実装するためには、電極パターン16同士の間や、電極パターン16と規制パターン18の間を、50μm程度の狭い間隔とする必要がある。Ni層の厚さを1μm以上3μm以下程度にした場合、70μm程度の厚さのCu層を50μm程度の間隔で形成する必要がある。しかし、このような寸法のパターンをCu層のエッチングによって形成するのは難しいという問題がある。
以下、第2実施形態の光電変換モジュール100について説明する。ただし、以下の実施形態の説明において、先述した実施形態と同一又は類似の構成要素については、同一の名称又は符号を付して説明を省略又は簡略化する。
第2実施形態の光電変換モジュール100は、第1実施形態の光電変換モジュール10と同一の効果を奏する。
以下、第3実施形態の光電変換モジュール200について説明する。図9は、光電変換モジュール300を概略的に示す断面図である。光電変換モジュール200は、反射面202aを有するミラー部202の形状及び光ファイバ30の先端の位置において、第2実施形態と異なる。
その上、第3実施形態の光電変換モジュール200では、光ファイバ30の先端の位置がミラー部202の当接面202bによって規制されるので、基板12に対する光ファイバ30の端部の配置及び固定が容易になる。
また、第3実施形態の光電変換モジュール200では、ミラー部202と光ファイバ30の先端の距離が近くなることで、結合効率が一層高くなる。
以下、第4実施形態の光電変換モジュール300について説明する。図10は、光電変換モジュール300を概略的に示す平面図である。光電変換モジュール300は、配線302及びミラー部304の形状において、第2実施形態と異なる。
一方、ミラー部304は、電極パターン16及び規制パターン18から離間している(電気的に接続していない)以外は、ミラー部28と同じ構成を有する。
第4実施形態の光電変換モジュール200は、第2実施形態の光電変換モジュール100と略同様の効果を奏する。
以下、第5実施形態の光電変換モジュール400について説明する。図11は、光電変換モジュール400を概略的に示す平面図である。光電変換モジュール400は、配線302と規制パターン18の突条402とが離間している(電気的に接続していない)点において、第4実施形態と異なる。
第5実施形態の光電変換モジュール400は、第4実施形態の光電変換モジュール300と同一の効果を奏する。
以下、第6実施形態の光電変換モジュール500について説明する。図12は、光電変換モジュール500を概略的に示す平面図である。光電変換モジュール500は、光ファイバ30の先端が、光電変換素子22と基板12の表面の間に位置しておらず、ミラー部304が電極パターン16から離間している点において、第2実施形態と異なる。具体的には、光ファイバ30の先端は、ファイバ押さえ部材34と基板12の表面の間に位置している。
以下、第7実施形態の光電変換モジュール600について説明する。図13は、光電変換モジュール600を概略的に示す斜視図である。なお、図13及びこれ以降の各図面では、説明のため、光電変換素子22やICチップ20、及びファイバ押さえ部材34等の図示を省略している。
以下、第8実施形態の光電変換モジュール700について説明する。図14は、光電変換モジュール700を概略的に示す斜視図である。光電変換モジュール700は、ミラー部28が、基板12に沿って光ファイバ30の光軸に対して直交する方向に延びるように形成され、その延伸方向の一方の端部が電極パターン16に連結され、他方の端部が突条32(規制パターン18)と一体に連結されている点において第1実施形態と異なる。
以下、第9実施形態の光電変換モジュール800について説明する。図17は、光電変換モジュール800を概略的に示す斜視図である。光電変換モジュール800は、光ファイバ30を挟んで互いに平行に延びる2本の突条32A,32Aを備え、突条32A,32Aの両端部を除く部位に光ファイバ30から離間するように形成された複数の凹部321が設けられている点において第1実施形態と異なる。なお、突条32A,32Aは、第1実施形態に係る光電変換モジュール10の突条32,32と同様の製造方法によって形成される。
以下、第10実施形態の光電変換モジュール900及びその変形例について説明する。図18は、光電変換モジュール900を概略的に示す斜視図である。光電変換モジュール900は、規制パターン18が光ファイバ30を挟む複数対(図18に示す例では3対)の突起33A,33B,33Cからなる構成が第1実施形態と異なる。
例えば、金属製のブロックからなるミラーを、接着剤等を用いて基板12の表面に固定してもよい。また、基板12に、2本以上の光ファイバ30を固定してもよい。この場合、規制パターン18は、光ファイバ30に対応する数だけ形成する。また、基板12には、複数の光電変換素子22が実装されるか、又は、光電変換素子として、複数の発光要素又は受光要素を含むアレイ素子が実装される。
Claims (11)
- 基板と、
光ファイバと光学的に結合される光電変換素子と、
前記基板の表面から突出するように設けられ、前記光電変換素子が実装される電極パターンと前記光ファイバの位置を規制するための規制パターンとを含む導体パターンと、を備え、
前記導体パターンに、前記光電変換素子と前記光ファイバとを光学的に結合するための反射面を有するミラー部が形成され、
前記電極パターンの厚さと前記規制パターンの厚さは同じであり、且つ、前記電極パターンと前記規制パターンは同じ材料からなり、
前記ミラー部の前記基板の表面からの高さは前記電極パターンの厚さ及び前記規制パターンの厚さと同じであり、且つ、前記ミラー部は前記電極パターン及び前記規制パターンと同じ材料からなり、
前記光ファイバの直径をD、前記光ファイバのコアの直径をd、前記導体パターンの厚さをT1としたとき、
T1>(D+d)/2
であり、
前記光電変換素子はバンプを介して前記電極パターンに実装されており、
前記バンプの高さをT2としたとき、
T1+T2>D
である光電変換モジュール。 - 前記ミラー部は、前記反射面よりも前記基板側に、前記光ファイバの先端に当接して前記光ファイバの軸方向の位置を規制する当接面を有する、
請求項1に記載の光電変換モジュール。 - 前記ミラー部は、前記基板に沿って前記光ファイバの光軸に対して直交する方向に延びるように形成され、その延伸方向の両端部が前記電極パターン又は前記規制パターンと一体に連結されている、
請求項1又は2に記載の光電変換モジュール。 - 前記光ファイバは、その先端が前記基板と前記光電変換素子の間に配置されて前記基板に固定されている、
請求項1乃至3の何れか1項に記載の光電変換モジュール。 - 前記規制パターンは、前記光ファイバを挟んで相互に離間した2本の突条からなる、
請求項1乃至4の何れか1項に記載の光電変換モジュール。 - 前記2本の突条のうち少なくとも一方の突条には、前記光ファイバの先端側の端部に切欠きが形成され、
前記切欠きによって前記2本の突条の対向面間の距離が拡大されている、
請求項5に記載の光電変換モジュール。 - 前記2本の突条には、その両端部を除く部位に前記光ファイバから離間するように形成された凹部が設けられている、
請求項5又は6に記載の光電変換モジュール。 - 前記規制パターンは、前記光ファイバを挟む複数対の突起からなる、
請求項1乃至4の何れか1項に記載の光電変換モジュール。 - 前記光ファイバは、前記規制パターンに接着層を介して固定された押さえ部材によって
前記基板に対して固定されている、
請求項1乃至8の何れか1項に記載の光電変換モジュール。 - 前記導体パターンは、Cu層と、前記Cu層の表面に設けられたNi層と、前記Ni層の表面に設けられたAu層と、からなる、
請求項1乃至9の何れか1項に記載の光電変換モジュール。 - 前記Ni層は、9μm以上15μm以下の厚さを有する、
請求項10に記載の光電変換モジュール。
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