JP6295709B2 - レセプタクル及び光伝送モジュールの製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、光ファイバと光素子とを光学的に結合させるためのレセプタクル及び光伝送モジュールの製造方法、特に、プラグが一端に設けられた光ファイバと実装基板上に設けられた光素子とを光学的に結合させるためのレセプタクル、及びこれを備えた光伝送モジュールの製造方法に関する。

従来の光ファイバと光素子とを光学的に結合させるためのレセプタクルとして、例えば、特許文献１に記載の光樹脂パッケージが知られている。ところで、この種のレセプタクル（以下、従来のレセプタクル）を、光素子が設けられた実装基板上などに載置し、これらに熱応力が加わると、該レセプタクルの線膨張係数と該実装基板の線膨張係数の差により、該レセプタクルの剥離、クラック及びそり等が発生する場合があった。結果として、レセプタクルに接続された光ファイバの光軸と、実装基板上に設けられた光素子の光軸とがずれ、光学的損失が発生する虞があった。

特開２００８−１５３４８号公報

そこで、本発明の目的は、熱応力による光軸ズレの緩和を可能とするレセプタクル及びこれを備える光伝送モジュールの製造方法を提供することである。

本発明の第一の形態に係るレセプタクルは、
端部にプラグが設けられている光ファイバ及び実装基板上に設けられた光素子を光学的に結合させるレセプタクルであって、
前記プラグが載置されるプラグ載置部材と、
前記光ファイバの光軸と該光素子との光軸とを合せる光結合部材と、
を前記実装基板の主面上に備え、
前記プラグ載置部材と前記光結合部材とは、所定の隙間を隔てて配置されているとともに、前記主面の法線方向から見て互いに重ならず離間していること、
を特徴とする。

本発明の第二の形態に係る光伝送モジュールの製造方法は、
前記レセプタクルを備えた光伝送モジュールの製造方法であって、
前記実装基板上に前記レセプタクルを載置し接着する接着工程と、
前記接着工程後に前記レセプタクルを前記プラグ載置部材と前記光結合部材に切断する工程と、
を備えることを特徴とする。

本発明の一の形態に係るレセプタクルでは、プラグが載置されるプラグ載置部と光ファイバの光軸と該光素子との光軸とを合せる光結合部とが所定の隙間を空けて分割されている。これにより、本発明の一の形態に係るレセプタクルに対して発生した熱応力によるひずみは、プラグ載置部と光結合部との間に設けられた隙間で吸収される。その結果、本発明の一の形態に係るレセプタクルは、従来のレセプタクルのように、プラグ載置部と光結合部とが一体であるものと比較して、熱応力によるレセプタクルの剥離、クラック及びそり等が発生しづらい。つまり、本発明の一の形態に係るレセプタクルでは、熱応力による光軸ズレの緩和することできる。

本発明の一の形態に係るレセプタクルによれば、熱応力による光軸ズレの緩和を図ることができる。

一実施形態に係るレセプタクルを備える光伝送モジュールの外観斜視図である。 光伝送モジュールの分解斜視図である。 光伝送モジュールから金属キャップ及びレセプタクルを除いた外観斜視図である。 光伝送モジュールから金属キャップを除いた状態の外観斜視図である。 レセプタクルの外観斜視図である。 レセプタクルをｚ軸方向の負方向側から平面視した図である。 図５に記載のレセプタクルのＣ−Ｃ又はＤ−Ｄにおける断面に、実装基板及びプラグを追加した図である。 金属キャップの外観斜視図である。 光ファイバ接続デバイスの外観斜視図である。 プラグをｚ軸方向の負方向側から平面視した図である。 製造途中の光伝送モジュールの外観斜視図である。 光伝送モジュールの製造工程の図である。

以下に、一実施形態に係るレセプタクル、該レセプタクルを備える光伝送モジュール、及びその製造方法について説明する。

（光伝送モジュールの構成 図１〜図３参照）
以下に、光伝送モジュールの構成について、図面を参照しながら説明する。なお、光伝送モジュール１０の上下方向をｚ軸方向と定義し、z軸方向から平面視したときに、光伝送モジュール１０の長辺に沿った方向をｘ軸方向と定義する。さらに、光伝送モジュール１０の短辺に沿った方向をｙ軸方向と定義する。ｘ軸、ｙ軸及びｚ軸は互いに直交している。

光伝送モジュール１０には、図１に示すように、光ファイバ接続デバイス（プラグ）７０が接続される。また、光伝送モジュール１０は、図２に示すように、金属キャップ３０、受光素子アレイ（光素子）５０、発光素子アレイ（光素子）１００、レセプタクル２００、実装基板２２、封止樹脂２４及び駆動回路２６を備えている。

実装基板２２は、ＢＴレジンを材料とする板状の部材であり、図３に示すように、ｚ軸方向から平面視したとき、矩形状を成す。また、実装基板２２のｚ軸方向の負方向側の面（以下で下面と称す）には、光伝送モジュール１０を回路基板に実装する際に、回路基板のランドと接触する表面実装用電極が設けられている。なお、実装基板２２の材料であるＢＴレジンの線膨張係数は、ガラス転移温度より低い温度で２０ｐｐｍであり、ガラス転移温度より高い温度で１５０ｐｐｍである。

実装基板２２のｚ軸方向の正方向側の面（以下で上面と称す）において、ｘ軸方向の負方向側の外縁Ｌ１とｙ軸方向の負方向側の外縁Ｌ２とが成す角の近傍には、実装基板２２内に設けられたグランド導体の一部が露出したグランド導体露出部Ｅ２が設けられている。グランド導体露出部Ｅ２は、ｚ軸方向の正方向側から平面視したとき、ｘ軸方向を長辺とする長方形状を成している。

さらに、実装基板２２の上面において、外縁Ｌ１とｙ軸方向の正方向側の外縁Ｌ３とが成す角の近傍には、実装基板２２内に設けられたグランド導体の一部が露出したグランド導体露出部Ｅ３が設けられている。グランド導体露出部Ｅ３は、ｚ軸方向の正方向側から平面視したとき、ｘ軸方向を長辺とする長方形状を成している。

受光素子アレイ５０及び発光素子アレイ１００は、実装基板２２の上面におけるｘ軸方向の正方向側の部分に設けられている。受光素子アレイ５０は、光信号を電気信号に変換する複数のフォトダイオードを含んだ素子である。発光素子アレイ１００は、電気信号を光信号に変換する複数のダイオードを含んだ素子である。

駆動回路２６は、実装基板２２の上面において、受光素子アレイ５０及び発光素子アレイ１００よりも更にｘ軸方向の正方向側の部分に設けられている。駆動回路２６は、受光素子アレイ５０及び発光素子アレイ１００を駆動するための半導体回路素子である。

また、駆動回路２６は、ｚ軸方向から平面視したとき、ｙ軸方向に平行な長辺を有する矩形状を成している。駆動回路２６と受光素子アレイ５０とは、ワイヤーＵを介してワイヤーボンディングにより接続されている。さらに、駆動回路２６は、発光素子アレイ１００とも、ワイヤーＵを介してワイヤーボンディングにより接続されている。これにより、駆動回路２６からの電気信号が、ワイヤーＵを介して発光素子アレイ１００に伝送され、受光素子アレイ５０からの電気信号が、ワイヤーＵを介して駆動回路２６に伝送される

封止樹脂２４は、封止部２４ａ及び脚部２４ｂ〜２４ｅを備えており、エポキシ樹脂などの透明な樹脂からなる。封止部２４ａは、略直方体状を成しており、実装基板２２の上面において、受光素子アレイ５０、発光素子アレイ１００及び駆動回路２６を覆うように設けられている。なお、封止樹脂２４に用いられるエポキシ樹脂の線膨張係数は、ガラス転移温度より低い温度で６５ｐｐｍであり、ガラス転移温度より高い温度で１７０ｐｐｍである。

封止樹脂２４の脚部２４ｂ，２４ｃは、ｘ軸方向の負方向側から正方向側にこの順に並ぶように、間隔を空けて設けられており、封止部２４ａのｙ軸方向の負方向側の面から、実装基板２２の辺Ｌ２に向かって突出する直方体状の部材である。また、脚部２４ｂと脚部２４ｃとの間には、後述する金属キャップ３０の凸部Ｃ３が嵌め込まれる空間Ｈ１が設けられている。

封止樹脂２４の脚部２４ｄ，２４ｅは、ｘ軸方向の負方向側から正方向側にこの順に並ぶように、間隔を空けて設けられており、封止部２４ａのｙ軸方向の正方向側の面から、実装基板２２の辺Ｌ３に向けて突出する直方体状の部材である。また、脚部２４ｄと脚部２４ｅとの間には、後述する金属キャップ３０の凸部Ｃ６が嵌めこまれる空間Ｈ２が設けられている。

（レセプタクルの構成 図４〜図７参照）
次に、レセプタクル２００について、図面を参照しながら説明する。

レセプタクル２００は、図４に示すように、実装基板２２の上面及び封止樹脂２４の略全体を覆うように、実装基板２２及び封止樹脂２４に跨って設けられている。また、レセプタクル２００は、発光素子用レセプタクル２２０と受光素子用レセプタクル２４０とを備えている。発光素子用レセプタクル２２０と受光素子用レセプタクル２４０とは、ｙ軸方向の負方向側から正方向側に向かってこの順に並ぶように設けられている。なお、発光素子用レセプタクル２２０及び受光素子用レセプタクル２４０は、例えばエポキシ系の樹脂により構成されている。また、発光素子用レセプタクル２２０及び受光素子用レセプタクル２４０に用いられるエポキシ系の樹脂の線膨張係数は、ガラス転移温度より低い温度で６４ｐｐｍであり、ガラス転移温度より高い温度で１７０ｐｐｍである。

発光素子用レセプタクル２２０は、ｚ軸方向から平面視したとき、矩形状を成している。さらに、発光素子用レセプタクル２２０は、図５に示すように、プラグ載置部２２２と光結合部２２４とに、隙間を空けて分割されている。

プラグ載置部２２２は、光ファイバ６０の端部に設けられたプラグ４２（図９参照）が載置される部分であって、発光素子用レセプタクル２２０におけるｘ軸の負方向側の部分を構成している。また、プラグ載置部２２２は、図６に示すように、ｚ軸方向から平面視したとき、矩形状を成している。さらに、プラグ載置部２２２は、図７に示すように、実装基板２２の上面に位置している。

また、プラグ載置部２２２の上面におけるｙ軸方向の略中央には、図５に示すように、プラグ４２を光結合部２２４に向かって押し込む際の挿入方向、つまり本実施例におけるｘ軸方向に沿った溝Ｇ１が設けられている。ここで、プラグ載置部２２２において、溝Ｇ１よりｙ軸方向の負方向側の部分を平坦部Ｆ１と称し、溝Ｇ１よりｙ軸方向の正方向側の部分を平坦部Ｆ２と称す。そして、平坦部Ｆ１のｘ軸方向の正方向側の領域には、プラグ４２が光結合部２２４に向かって押し込まれた際に、該プラグ４２を突き当てて位置決めするための直方体状の突き当て部２２８が設けられている。

さらに、プラグ載置部２２２におけるｘ軸方向の正方向側の端部近傍の領域Ｍ１の下面は、図７に示すように、削り取られている。従って、プラグ載置部２２２における領域Ｍ１のｚ軸方向の厚みｈ１は、プラグ載置部２２２の他の部分におけるｚ軸方向の厚みｈ２よりも薄くなっている。また、領域Ｍ１の下面には、該下面をｘ軸方向に分断するようにｚ軸方向の負方向側に張り出し、かつ、ｙ軸方向と平行に延在する突出部Ｐ１が形成されている。

光結合部２２４は、図５に示すように、発光素子用レセプタクル２２０におけるｘ軸方向の正方向側の部分を構成し、直方体状を成している。また、光結合部２２４は、図７に示すように、発光素子アレイ１００を覆う封止樹脂２４の上面に載置される。さらに、光結合部２２４には、凹部Ｄ１及び凸レンズ２３０が設けられている。

凹部Ｄ１は、図５に示すように、光結合部２２４のｙ軸方向の正方向側の外縁Ｌ４近傍に設けられている。また、凹部Ｄ１は、ｚ軸方向から平面視したとき、発光素子アレイ１００の光軸と重なっている。さらに、凹部Ｄ１は、ｘ軸方向から平面視したとき、プラグ４２に接続されている光ファイバ６０の光軸と重なっている。なお、発光素子アレイ１００の光軸は、図７に示すように、ｚ軸方向と平行であり、光ファイバ６０の光軸は、ｘ軸方向と平行である。また、凹部Ｄ１は、ｚ軸方向から平面視したとき、矩形状を成し、ｙ軸方向から平面視したときにＶ字型を成している。

凹部Ｄ１のｘ軸方向の負方向側の内周面は、全反射面Ｒ１である。全反射面Ｒ１は、ｙ軸に平行であり、ｙ軸方向の負方向側から平面視したとき、ｚ軸に対して反時計回りに４５°傾いている。また、発光素子用レセプタクル２２０の屈折率は、空気よりも十分に大きい。従って、発光素子アレイ１００の光軸に沿って、発光素子アレイ１００からｚ軸方向の正方向側に出射されたレーザービームＢ１は、光結合部２２４に入射し、全反射面Ｒ１により、光ファイバ６０の光軸と平行なｘ軸方向の負方向側に全反射され、プラグ４０を介して光ファイバ６０へと進行する。つまり、発光素子用レセプタクル２２０は、反射によって、発光素子アレイ１００と光ファイバ６０との光軸を合わせ、光ファイバ６０と発光素子アレイ１００とを光学的に結合させている。

凸レンズ２３０は、図６及び図７に示すように、光結合部２２４の下面に設けられている。また、凸レンズ２３０は、ｚ軸方向から平面視したとき、発光素子アレイ１００と重なっている。これにより、凸レンズ２３０は、発光素子アレイ１００と対向し、レーザービームＢ１の光路上に位置している。また、凸レンズ２３０は、ｚ軸と直交する方向から平面視したとき、ｚ軸方向の負方向側に向かって突出する半円状を成している。従って、発光素子アレイ１００から出射されたレーザービームＢ１は、凸レンズ２３０によって集光又はコリメートされて、全反射面Ｒ１に向かう。

受光素子用レセプタクル２４０は、ｚ軸方向から平面視したとき、矩形状を成している。さらに、受光素子用レセプタクル２４０は、図５に示すように、プラグ載置部２４２と光結合部２４４とに、隙間を空けて分割されている。

プラグ載置部２４２は、光ファイバ６０の端部に設けられたプラグ４６（図９参照）が載置される部分であって、受光素子用レセプタクル２４０におけるｘ軸の負方向側の部分を構成している。また、プラグ載置部２４２は、図６に示すように、ｚ軸方向から平面視したとき、矩形状を成している。さらに、プラグ載置部２４２は、図７に示すように、実装基板２２の上面に位置している。

また、プラグ載置部２４２の上面におけるｙ軸方向の略中央には、図５に示すように、プラグ４６を光結合部２４４に向かって押し込む際の挿入方向、つまり本実施例におけるｘ軸方向に沿った溝Ｇ２が設けられている。ここで、プラグ載置部２４２における溝Ｇ２よりｙ軸方向の負方向側の部分を平坦部Ｆ３と称し、溝Ｇ２よりｙ軸方向の正方向側の部分を平坦部Ｆ４と称す。そして、平坦部Ｆ４のｘ軸方向の正方向側の領域には、プラグ４６が光結合部２４４に向かって押し込まれた際に、該プラグ４６を突き当てて位置決めするための直方体状の突き当て部２４８が設けられている。

さらに、プラグ載置部２４２におけるｘ軸方向の正方向側の端部近傍の領域Ｍ２の下面は、図７に示すように、削り取られている。従って、プラグ載置部２４２における領域Ｍ２のｚ軸方向の厚みｈ３は、プラグ載置部２４２の他の部分におけるｚ軸方向の厚みｈ４よりも薄くなっている。また、領域Ｍ２の下面には、該下面をｘ軸方向に分断するようにｚ軸方向の負方向側に張り出し、かつ、ｙ軸方向と平行に延在する突出部Ｐ２が形成されている。

光結合部２４４は、図５に示すように、受光素子用レセプタクル２４０におけるｘ軸方向の正方向側の部分を構成し、直方体状を成している。また、光結合部２４４は、図７に示すように、受光素子アレイ５０を覆う封止樹脂２４の上面に載置される。さらに、光結合部２４４には、凹部Ｄ２及び凸レンズ２５０が設けられている。

凹部Ｄ２は、図５に示すように、光結合部２４４のｙ軸方向の負方向側の外縁Ｌ５近傍に設けられている。また、凹部Ｄ２は、ｚ軸方向から平面視したとき、受光素子アレイ５０と重なっている。さらに、凹部Ｄ２は、ｘ軸方向から平面視したとき、プラグ４６に接続されている光ファイバ６０の光軸と重なっている。なお、受光素子アレイ５０の光軸は、図７に示すように、ｚ軸と平行である。また、凹部Ｄ２は、ｚ軸方向から平面視したとき、矩形状を成し、ｙ軸方向から平面視したときにＶ字型を成している。

凹部Ｄ２のｘ軸方向の負方向側の内周面は、全反射面Ｒ２である。全反射面Ｒ２は、ｙ軸に平行であり、ｙ軸方向の負方向側から平面視したとき、ｚ軸に対して反時計回りに４５°傾いている。また、受光素子用レセプタクル２４０の屈折率は、空気よりも十分に大きい。従って、光ファイバ６０の光軸に沿って、光ファイバ６０からｘ軸方向の正方向側に出射されたレーザービームＢ２は、光結合部２４４に入射し、全反射面Ｒ２により、受光素子アレイ５０の光軸と平行なｚ軸方向の負方向側に全反射され、封止樹脂２４を介して受光素子アレイ５０へと進行する。つまり、受光素子用レセプタクル２４０は、反射によって、受光素子アレイ５０と光ファイバ６０との光軸を合わせ、光ファイバ６０と受光素子アレイ５０とを光学的に結合させている。

凸レンズ２５０は、図６及び図７に示すように、光結合部２４４の下面に設けられている。また、凸レンズ２５０は、ｚ軸方向から平面視したとき、受光素子アレイ５０と重なっている。これにより、凸レンズ２５０は、受光素子アレイ５０と対向し、レーザービームＢ２の光路上に位置している。また、凸レンズ２５０は、ｚ軸と直交する方向から平面視したとき、ｚ軸の負方向側に向かって突出する半円状を成している。従って、光ファイバ６０から出射されたレーザービームＢ２は、全反射面Ｒ２で反射された後、凸レンズ２５０によって集光又はコリメートされて、受光素子アレイ５０に向かう。

（金属キャップの構成 図１及び図８参照）
次に、金属キャップ３０について、図面を参照しながら説明する。

金属キャップ３０は、一枚の金属板（例えば、ＳＵＳ３０１）がコ字型に折り曲げられて作製されている。また、金属キャップ３０は、図１に示すように、ｚ軸方向の正方向側及びｙ軸方向の正負両方向側からレセプタクル２００を覆っている。そして、レセプタクル２００のｘ軸方向の負方向側には、光ファイバ接続デバイス７０が挿入される開口部Ａ３が形成されている。

金属キャップ３０は、図８に示すように、天板部３２及び側板部３４，３６を含んでいる。天板部３２は、ｚ軸に対して直交する面と平行であり、矩形状を成している。側板部３４は、金属キャップ３０を構成する板金が、天板部３２のｙ軸方向の負方向側の長辺Ｌ６からｚ軸方向の負方向側に折り曲げられることにより形成されている。側板部３６は、金属キャップ３０を構成する板金が、天板部３２のｙ軸方向の正方向側の長辺Ｌ７からｚ軸方向の負方向側に折り曲げられることにより形成されている。

天板部３２のｘ軸方向の負方向側の部分には、プラグ４０をレセプタクル２００に固定するための係合部３２ａ，３２ｂが設けられている。係合部３２ａ，３２ｂは、ｙ軸方向の負方向側から正方向側に向かってこの順に並ぶように設けられている。

係合部３２ａ，３２ｂは、天板部３２にコ字型の切り込みを入れることにより形成されている。具体的には、係合部３２ａ，３２ｂは、天板部３２にｘ軸方向の正方向側に開口するコ字型の切り込みを入れ、コ字型の切り込みに囲まれた部分をｚ軸方向の負方向側に凹ませるように曲げることにより形成されている。これにより、係合部３２ａ，３２ｂは、ｙ軸方向から平面視したとき、ｚ軸方向の負方向側に突出したＶ字型の形状を成している。

また、天板部３２のｘ軸方向の負方向側の短辺Ｌ８には、プラグ４０をレセプタクル２００に固定するための係合部３２ｃ，３２ｄが設けられている。係合部３２ｃ，３２ｄは、天板部３２からｘ軸方向の負方向側に突出した金属片である。係合部３２ｃ，３２ｄは、係合部３２ｃ，３２ｄにおけるｘ軸方向の略中央の位置で、ｚ軸方向の負方向側に凹ませるように曲げられている。これにより、係合部３２ｃ，３２ｄは、ｙ軸方向から平面視したとき、ｚ軸方向の負方向側に突出したＶ字型の形状を成している。

側板部３４のｚ軸方向の負方向側の長辺Ｌ９には、ｚ軸方向の負方向側に向かって突出する凸部Ｃ１〜Ｃ３が、ｘ軸方向の負方向側から正方向側に向かってこの順に並ぶように設けられている。凸部Ｃ１〜Ｃ３はそれぞれ、実装基板２２と接着剤により固定される。なお、凸部Ｃ１は、実装基板２２のグランド導体露出部Ｅ２と接続される。また、凸部Ｃ３は、封止樹脂２４の脚部２４ｂと脚部２４ｃとの間に設けられた空間Ｈ１に嵌め込まれる。これにより、金属キャップ３０は、実装基板２２に対して位置決めされる。

側板部３６のｚ軸方向の負方向側の長辺Ｌ１０には、ｚ軸方向の負方向側に向かって突出する凸部Ｃ４〜Ｃ６が、ｘ軸方向の負方向側から正方向側に向かってこの順に並ぶように設けられている。凸部Ｃ４〜Ｃ６はそれぞれ、実装基板２２と接着剤により固定される。なお、凸部Ｃ４は、実装基板２２のグランド導体露出部Ｅ３と接続される。また、凸部Ｃ６は、封止樹脂２４の脚部２４ｄと脚部２４ｅとの間に設けられた空間Ｈ２に嵌め込まれる。これにより、金属キャップ３０は、実装基板２２に対して位置決めされる。

（光ファイバ接続デバイスの構成 図９及び図１０参照）
以下で、光ファイバ接続デバイス７０について、図面を参照しながら説明する。光ファイバ接続デバイス７０は、光ファイバ６０とプラグ４０を備えている。

光ファイバ６０は、芯線及び該芯線を覆う被覆材から構成されおり、該芯線は、さらにフッ素系樹脂などの樹脂からなる、コア及びクラッドから構成されている。さらに、前記被覆材は、ポリエチレンなどの樹脂からなる。

プラグ４０には、図９に示すように、光ファイバ６０の端部が挿入される。また、プラグ４０には、送信側プラグ４２及び受信側プラグ４６があり、双方ともエポキシ系やナイロン系の樹脂等により構成されている。

送信側プラグ４２は、光ファイバ６０を発光素子用レセプタクル２２０に固定するために用いられる。また、送信側プラグ４２は、光ファイバ挿入部４２ａ及び突起部４２ｂを備える。

光ファイバ挿入部４２ａは、送信側プラグ４２のｙ軸方向の正方向側の部分を構成しており、ｘ軸方向に延在する直方体状を成している。光ファイバ挿入部４２ａのｘ軸方向の負方向側の部分には、開口部Ａ１が設けられている。開口部Ａ１は、光ファイバ６０を送信側プラグ４２に挿入するための挿入口であるとともに、光ファイバ６０を固定するための樹脂が注入される。

開口部Ａ１は、光ファイバ挿入部４２ａの上面に位置する面Ｓ７及びｘ軸方向の負方向側の端面Ｓ８を切り抜くことにより形成されている。また、開口部Ａ１のｘ軸方向の正方向側の内周面には、挿入された光ファイバ６０の芯線を送信側プラグ４２の先端まで導くための孔Ｈ７が設けられている。なお、孔Ｈ７は、光ファイバ６０の本数に対応し、本実施形態においては２つである。

さらに、光ファイバ挿入部４２ａにおけるｘ軸方向の正方向側の部分には、整合剤を注入するための凹部Ｄ３が設けられている。整合剤とは、光ファイバ６０と送信側プラグ４２との間の屈折率を整合させ、光の屈折作用を軽減させる透明樹脂のことである。また、凹部Ｄ３は、光ファイバ挿入部４２ａの上面から下面に向けて窪んでいる。

凹部Ｄ３のｘ軸方向の負方向側の内周面には、孔Ｈ７が設けられている。孔Ｈ７は、開口部Ａ１のｘ軸方向の正方向側の内周面と繋がっている。従って、光ファイバ６０の芯線は、孔Ｈ７を通って、開口部Ａ１から凹部Ｄ３に到達する。凹部Ｄ３に到達した光ファイバ６０の芯線の端面は、凹部Ｄ３のｘ軸方向の正方向側の内周面Ｓ９の直近に位置する。そして、透明樹脂から成る整合剤、例えばエポキシ系の樹脂を開口部Ａ１及び凹部Ｄ３に注入することにより、光ファイバ６０は、送信側プラグ４２に固定される。なお、光ファイバ６０の芯線の端面は、内周面Ｓ９と接していない。これは、温度変動などによって生じる光ファイバ６０の伸縮を吸収する隙間を設けるためである。

光ファイバ挿入部４２ａのｘ軸方向の正方向側の端面Ｓ１０には、図１０に示すように、凸レンズ４４が設けられている。凸レンズ４４は、ｘ軸方向と直交する方向から平面視したとき、ｘ軸方向の正方向側に突出する半円状を成している。これにより、発光素子アレイ１００から出射され、かつ、全反射面Ｒ１により反射されたレーザービームＢ１は、凸レンズ４４により集光又はコリメートされる。

また、凸レンズ４４は、ｘ軸方向から平面視したとき、光ファイバ６０の光軸と重なっている。従って、凸レンズ４４で集光又はコリメートされたレーザービームＢ１は、光ファイバ挿入部４２ａの樹脂を通過する。そして、レーザービームＢ１は、光ファイバ６０の芯線のコアに伝送される。

光ファイバ挿入部４２ａの面Ｓ７には、図９に示すように、金属キャップ３０の係合部３２ａと係合する突起Ｎ１が設けられている。突起Ｎ１は、ｘ軸方向において開口部Ａ１と凹部Ｄ３との間に設けられ、ｙ軸方向に延在している。また、突起Ｎ１は、ｙ軸方向から平面視したとき、ｚ軸方向の正方向側に突出した三角形状を成している。

光ファイバ挿入部４２ａの下面には、図９及び図１０に示すように、凸部Ｃ７が設けられている。凸部Ｃ７は、レセプタクル２２０のプラグ載置部２２２の溝Ｇ１に対応している。凸部Ｃ７は、端面Ｓ８から端面Ｓ１０に向かって、ｘ軸に平行に設けられている。

突起部４２ｂは、図９及び図１０に示すように、光ファイバ挿入部４２ａのｘ軸方向の負方向側の端部近傍からｙ軸方向の負方向側に突出している。これにより、送信側プラグ４２は、Ｌ字型を成している。なお、突起部４２ｂは、送信側プラグ４２の挿抜作業の際に、把持部として機能する。また、突起部４２ｂの略中央には、ｚ軸方向から平面視したとき、略矩形状の肉抜き穴が設けられている。

なお、送信側プラグ４２と発光素子用レセプタクル２２０との接続作業は、凸部Ｃ７を溝Ｇ１に沿わせて、ｘ軸方向の正方向側に押し込むことにより行われる。このとき、突起部４２ｂのｘ軸方向の正方向側の端面Ｓ１１は、図５で示されるレセプタクル２２０の突き当て部２２８の端面Ｓ３に突き当たる。

また、送信側プラグ４２と発光素子用レセプタクル２２０とを接続する際、金属キャップ３０の係合部３２ａが突起Ｎ１と係合するとともに、係合部３２ｃが送信側プラグ４２の面Ｓ７と端面Ｓ８とが成す角と係合することにより、送信側プラグ４２が発光素子用レセプタクル２２０に固定される。

受信側プラグ４６は、光ファイバ６０を受光素子用レセプタクル２４０に固定するために用いられる。また、受信側プラグ４６は、図９に示すように、光ファイバ挿入部４６ａ及び突起部４６ｂを備える。

光ファイバ挿入部４６ａは、受信側プラグ４６のｙ軸方向の負方向側の部分を構成しており、ｘ軸方向に延在する直方体状を成している。光ファイバ挿入部４６ａのｘ軸方向の負方向側の部分には、開口部Ａ２が設けられている。開口部Ａ２は、光ファイバ６０を受信側プラグ４６に挿入するための挿入口であるとともに、光ファイバ６０を固定するための樹脂が注入される。

開口部Ａ２は、光ファイバ挿入部４６ａの上面に位置する面Ｓ１２及びｘ軸方向の負方向側の端面Ｓ１３を切り抜くことにより形成されている。また、開口部Ａ２のｘ軸方向の正方向側の内周面には、挿入された光ファイバ６０の芯線を受信側プラグ４６の先端まで導くための孔Ｈ８が設けられている。なお、孔Ｈ８は、光ファイバ６０の本数に対応し、本実施形態においては２つである。

さらに、光ファイバ挿入部４６ａにおけるｘ軸方向の正方向側の部分には、整合剤を注入するための凹部Ｄ４が設けられている。また、凹部Ｄ４は、光ファイバ挿入部４６ａの上面から下面に向けて窪んでいる。

凹部Ｄ４のｘ軸方向の負方向側の内周面には、孔Ｈ８が設けられている。孔Ｈ８は、開口部Ａ２のｘ軸方向の正方向側の内周面と繋がっている。従って、光ファイバ６０の芯線は、孔Ｈ８を通って、開口部Ａ２から凹部Ｄ４に到達する。凹部Ｄ４に到達した光ファイバ６０の芯線の端面は、凹部Ｄ４のｘ軸方向の正方向側の内周面Ｓ１４の直近に位置する。そして、透明樹脂から成る整合剤、例えばエポキシ系の樹脂を開口部Ａ２及び凹部Ｄ４に流し込むことにより、光ファイバ６０は、受信側プラグ４６に固定される。なお、光ファイバ６０の芯線の端面は、内周面Ｓ１４と接していない。

光ファイバ挿入部４６ａのｘ軸方向の正方向側の端面Ｓ１５には、図１０に示すように、凸レンズ４８が設けられている。凸レンズ４８は、ｘ軸と直交する方向から平面視したとき、ｘ軸方向の正方向側に突出する半円状を成している。

また、凸レンズ４８は、ｘ軸方向から平面視したとき、光ファイバ６０の光軸と重なっている。従って、光ファイバ６０から出射されたレーザービームＢ２は、凸レンズ４８により集光又はコリメートされ、全反射面Ｒ２に進行する。そして、レーザービームＢ２は、全反射面Ｒ２で反射されて、受光素子アレイ５０に伝送される。

光ファイバ挿入部４６ａの面Ｓ１２には、図９に示すように、金属キャップ３０の係合部３２ｂと係合する突起Ｎ２が設けられている。突起Ｎ２は、ｘ軸方向において開口部Ａ２と凹部Ｄ４の間に設けられ、ｙ軸方向に延在している。また、突起Ｎ２は、ｙ軸方向から平面視したとき、ｚ軸方向の正方向側に突出した三角形状を成している。

光ファイバ挿入部４６ａの下面には、図９及び図１０に示すように、凸部Ｃ８が設けられている。凸部Ｃ８は、レセプタクル２４０のプラグ載置部２４２の溝Ｇ２に対応している。凸部Ｃ８は、端面Ｓ１３から端面Ｓ１５に向かって、ｘ軸に平行に設けられている。

突起部４６ｂは、図９及び図１０に示すように、光ファイバ挿入部４６ａのｘ軸方向の負方向側の端部からｙ軸方向の正方向側に突出している。これにより、受信側プラグ４６は、Ｌ字型を成している。なお、突起部４６ｂは、受信側プラグ４６の挿抜作業の際に、把持部として機能する。また、突起部４６ｂの略中央には、ｚ軸方向から平面視したとき、略矩形状の肉抜き穴が設けられている。

なお、受信側プラグ４６と受光素子用レセプタクル２４０との接続作業は、凸部Ｃ８を溝Ｇ２に沿わせて、ｘ軸方向の正方向側に押し込むことにより行われる。このとき、突起部４６ｂのｘ軸方向の正方向側の端面Ｓ１６は、図５で示されるレセプタクル２４０の突き当て部２４８の端面Ｓ６に突き当たる。

また、受信側プラグ４６と受光素子用レセプタクル２４０とを接続する際、金属キャップ３０の係合部３２ｂが突起Ｎ２と係合するとともに、係合部３２ｄが受信側プラグ４６の面Ｓ１２と端面Ｓ１３とが成す角と係合することにより、受信側プラグ４６が受光素子用レセプタクル２４０に固定される。

以上のように構成された光伝送モジュール１０では、図７に示すように、発光素子アレイ１００からｚ軸方向の正方向側に出射されたレーザービームＢ１は、封止樹脂２４及び発光素子用レセプタクル２２０を通過する。さらに、レーザービームＢ１は、全反射面Ｒ１でｘ軸方向の負方向側に反射されて、送信側プラグ４２を通過し光ファイバ６０のコアに伝送される。

また、光伝送モジュール１０において、光ファイバ６０からｘ軸方向の正方向側に出射されたレーザービームＢ２は、受光素子用レセプタクル２４０を通過する。さらに、レーザービームＢ２は、全反射面Ｒ２でｚ軸方向の負方向側に反射されて、封止樹脂２４を通過し受光素子アレイ５０に伝送される。

（製造方法 図１１及び図１２参照）
光伝送モジュール１０の製造方法について、図面を参照しながら説明する

まず、実装基板２２の集合体であるマザー基板の上面にはんだを塗布する。より具体的には、メタルマスクを載せたマザー基板上に、スキージを使用してクリームはんだを押し付ける。そして、メタルマスクをマザー基板から取り除くことにより、はんだをマザー基板に印刷する。

次に、コンデンサーをマザー基板のはんだ上に載置する。その後、マザー基板に熱を加えて、コンデンサーをはんだ付けする。

コンデンサーをはんだ付けした後、マザー基板上の所定位置にＡｇペーストを塗布する。塗布されたＡｇ上に駆動回路２６、受光素子アレイ５０及び発光素子アレイ１００を載置して、ダイボンドを行う。さらに、Ａｕワイヤーを用いて、駆動回路２６と受光素子アレイ５０とをワイヤーボンディングにより接続し、さらに、駆動回路２６と発光素子アレイ１００とをワイヤーボンディングにより接続する。

その後、コンデンサー、駆動回路２６と、受光素子アレイ５０及び発光素子アレイ１００に対して樹脂モールドを行う。さらに、ダイサーを用いてマザー基板をカットすることにより、複数の実装基板２２を得る。

次に、発光素子用レセプタクル２２０を実装基板２２及び封止樹脂２４上に載置する。発光素子用レセプタクル２２０の載置作業では、まず、図１１に示すように、実装基板２２の上面における外縁Ｌ２，Ｌ３に沿う部分α１，α２、及び封止部２４ａの上面におけるｘ軸方向の正方向側の２カ所の領域α３，α４に、ＵＶ硬化型の接着剤を塗布する。接着剤を塗布した後、図１２に示すように、発光素子アレイ１００の発光部の中心Ｔ１００の位置を位置認識用カメラＶ１で確認する。なお、本工程において用いられる接着剤は、エポキシ系のＵＶ樹脂であり、その線膨張係数は、ガラス転移温度より低い温度で４１ｐｐｍである。

次に、発光素子用レセプタクル２２０を実装基板２２及び封止樹脂２４上に載置するための搭載機Ｖ２が発光素子用レセプタクル２２０を吸着して取り上げる。このとき、発光素子用レセプタクル２２０のプラグ載置部２２２と光結合部２２４とは、一体となっている。そして、搭載機Ｖ２が発光素子用レセプタクル２２０を吸着した状態で、位置認識用カメラＶ３で発光素子用レセプタクル２２０の凸レンズ２３０のレンズ中心Ｔ２３０の位置を確認する。

位置認識用カメラＶ１で確認した発光素子アレイ１００の発光部の中心Ｔ１００の位置データ及び、位置認識用カメラＶ３で確認した発光素子用レセプタクル２２０の凸レンズ２３０のレンズ中心Ｔ２３０の位置データから、発光素子アレイ１００の発光部と凸レンズ２３０との相対的な位置を算出する。算出した結果に基づいて、搭載機Ｖ２の移動量を決定する。

次に、搭載機Ｖ２により、決定した移動量だけ、発光素子用レセプタクル２２０を移動させる。これにより、凸レンズ２３０のレンズ中心Ｔ２３０と発光素子アレイ１００の光軸とが一致する。

発光素子用レセプタクル２２０の載置作業と並行して、受光素子用レセプタクル２４０を実装基板２２及び封止樹脂２４上に載置する作業を行う。より具体的には、ＵＶ硬化型の接着剤を塗布した後、図１２に示すように、受光素子アレイ５０の受光部の中心Ｔ５０の位置を位置認識用カメラＶ４で確認する。

次に、受光素子用レセプタクル２４０を実装基板２２及び封止樹脂２４上に載置するための搭載機Ｖ５が受光素子用レセプタクル２４０を吸着して取り上げる。このとき、受光素子用レセプタクル２４０のプラグ載置部２４２と光結合部２４４とは、この順にｘ軸方向の負方向側から並ぶように一体となっている。そして、搭載機Ｖ５が受光素子用レセプタクル２４０を吸着した状態で、位置認識用カメラＶ６で受光素子用レセプタクル２４０の凸レンズ２５０のレンズ中心Ｔ２５０の位置を確認する。

位置認識用カメラＶ４で確認した受光素子アレイ５０の受光部の中心Ｔ５０の位置データ及び、位置認識用カメラＶ６で確認した受光素子用レセプタクル２４０の凸レンズ２５０のレンズ中心Ｔ２５０の位置データから、受光素子アレイ５０の受光部と凸レンズ２５０との相対的な位置を算出する。算出された結果に基づいて、搭載機Ｖ５の移動量を決定する。

次に、搭載機Ｖ５により、決定した移動量だけ、受光素子用レセプタクル２４０を移動させる。これにより、凸レンズ２５０のレンズ中心Ｔ２５０と受光素子アレイ５０の光軸とが一致する。

配置されたレセプタクル２００に対して、紫外線を照射する。なお、紫外線照射中、レセプタクル２００は、搭載機Ｖ２，Ｖ５により、実装基板２２及び封止樹脂２４に押しつけられた状態である。これにより、レセプタクル２００と封止樹脂２４との間にあるＵＶ硬化型の接着剤が硬化する際に、レセプタクル２００が、位置ズレを起こすことなく、実装基板２２及び封止樹脂２４に固定される。

レセプタクル２００が実装基板２２及び封止樹脂２４に固定された後に、ダイサー等を用いて、レセプタクル２００を切断する。これにより、発光素子用レセプタクル２２０は、プラグ載置部２２２と光結合部２２４とに分割され、受光素子用レセプタクル２４０は、プラグ載置部２４２と光結合部２４４とに分割される。分割後、切断によって発生した屑等を除去するために、レセプタクル２００が固定された実装基板２２及び封止樹脂２４に対して、超音波洗浄を行う。さらに、これらをオーブンにより乾燥させる。なお、ダイサー等による切断位置の位置決めは、レセプタクル２００に設けられた凸レンズ２３０，２５０のレンズ中心位置を基準として行われる。

次に、レセプタクル２００が載置された実装基板２２に対して、金属キャップ３０を取り付ける。具体的には、実装基板２２の上面であって、封止樹脂２４の脚部２４ｂと２４ｃとの間の空間Ｈ１、脚部２４ｄと２４ｅとの間の空間Ｈ２、及び、金属キャップ３０の凸部Ｃ２，Ｃ５が接触する部分にエポキシ系などの熱硬化性の接着剤を塗布する。また、実装基板２２のグランド導体露出部Ｅ２，Ｅ３には、Ａｇなどの導電性ペーストを塗布する。

接着剤及び導電性ペーストを塗布後、金属キャップ３０の凸部Ｃ３を、実装基板２２上の封止樹脂２４の脚部２４ｂと脚部２４ｃとに挟まれた部分、すなわち空間Ｈ１に嵌め合わせる。さらに、凸部Ｃ６を封止樹脂２４の脚部２４ｄと脚部２４ｅとに挟まれた部分、すなわち空間Ｈ２に嵌め合わせる。これにより、金属キャップ３０の実装基板２２に対する位置が決まる。また、金属キャップ３０の位置決めと同時に、凸部Ｃ１〜Ｃ６が実装基板２２上の接着剤又は導電性ペーストと接触する。

金属キャップ３０を嵌め合わせた後、オーブンを用いて実装基板２２に熱を加え、接着剤及び導電性ペーストを硬化させ、金属キャップ３０を、実装基板２２に固定する。なお、金属キャップ３０を実装基板２２に取り付けることにより、金属キャップ３０の凸部Ｃ１，Ｃ４が、実装基板２２のグランド導体露出部Ｅ２，Ｅ３と接触する。これにより、金属キャップ３０は、実装基板２２内のグランド導体に接続され、グランド電位に保たれる。最後に、以上のような工程により光伝送モジュール１０が完成する。

（効果）
レセプタクル２００では、プラグ載置部２２２，２４２と、光ファイバの光軸と光素子との光軸とを合せる光結合部２２４，２４４とが所定の隙間を空けて分割されている。これにより、レセプタクル２００に対して発生した熱応力によるひずみは、プラグ載置部２２２，２４２と光結合部２２４，２４４との間に設けられた隙間で吸収される。その結果、レセプタクル２００は、従来のレセプタクルのように、プラグ載置部と光結合部とが一体であるものと比較して、熱応力によるレセプタクルの剥離、クラック及びそり等が発生しづらい。つまり、レセプタクル２００では、熱応力による光軸ズレの緩和することでき、結果として光学的損失の発生を抑制することができる。

また、レセプタクル２００のプラグ載置部２２２，２４２における領域Ｍ１，Ｍ２の下面は、図７に示すように、削り取られ、さらに、ｙ軸方向と平行に延在する突出部Ｐ１，Ｐ２が設けられている。その結果、プラグ載置部２２２，２４２及び光結合部２２４，２４４の境界近傍に溝Ｇ３，Ｇ４が形成される。これにより、レセプタクル２００を実装基板２２上に載置するに際、溝Ｇ３，Ｇ４で接着剤がせき止められる。従って、接着剤がプラグ載置部２２２，２４２と光結合部２２４，２４４との間に設けられた隙間を通って、プラグ４２，４６と光結合部２２４，２４４との接触面に進入することが抑制される。つまり、領域Ｍ１，Ｍ２の下面に設けられた溝Ｇ３，Ｇ４によって、接着剤がレーザービームＢ１，Ｂ２の光路中に介在してしまうことを抑制している。

さらに、レセプタクル２２０のプラグ載置部２２２における領域Ｍ１のｚ軸方向の厚みｈ１は、プラグ載置部２２２の他の部分におけるｚ軸方向の厚みｈ２よりも薄くなっている。これにより、光伝送モジュール１０の製造工程におけるレセプタクル２２０の切断作業が容易になるとともに、該切断作業時にレセプタクル２２０に係る応力の低減が可能となる。また、レセプタクル２４０についても、プラグ載置部２４２における領域Ｍ２のｚ軸方向の厚みｈ３は、プラグ載置部２４２の他の部分におけるｚ軸方向の厚みｈ４よりも薄くなっているため、レセプタクル２４０の切断作業が容易になるとともに、該切断作業時にレセプタクル２４０に係る応力の低減を可能としている。

ところで、光伝送モジュール１０の製造工程では、プラグ載置部２２２と光結合部２２４とが一体となった発光素子用レセプタクル２２０及びプラグ載置部２４２と光結合部２４４とが一体となった受光素子用レセプタクル２４０を、実装基板２２及び封止樹脂２４上に載置し接着する。そして、発光素子用レセプタクル２２０、受光素子用レセプタクル２４０が実装基板２２及び封止樹脂２４に固定された後に、ダイサー等を用いて、発光素子用レセプタクル２２０、受光素子用レセプタクル２４０それぞれを切断し、発光素子用レセプタクル２２０をプラグ載置部２２２と光結合部２２４とに分割し、受光素子用レセプタクル２４０をプラグ載置部２４２と光結合部２４４とに分割している。従って、光伝送モジュール１０の製造工程では、プラグ載置部２２２，２４２と光結合部２２４，２４４とが別々であるレセプタクルを実装基板２２及び封止樹脂２４上に載置し接着する場合と比較して、レセプタクル２２０の載置作業が簡便であり、それらの位置ズレによる影響も抑制することができる。

（その他の実施形態）
本発明に係るレセプタクル及び光伝送モジュールの製造方法は、前記実施形態に係るレセプタクル２００及び光伝送モジュール１０に限らずその要旨の範囲内において変更可能である。

以上のように、本発明は、光ファイバと光素子とを光学的に結合させるためのレセプタクル、及び該レセプタクルを含む光伝送モジュールの製造方法に対して有用であり、特に熱応力による光軸ズレの緩和を図ることができる点において優れている。

Ｇ３，Ｇ４ 溝
１０ 光伝送モジュール
２２ 実装基板
４０ プラグ
５０ 受光素子アレイ（光素子）
６０ 光ファイバ
１００ 発光素子アレイ（光素子）
２００ レセプタクル
２２２，２４２ プラグ載置部
２２４，２４４ 光結合部

Claims (3)

1. 端部にプラグが設けられている光ファイバ及び実装基板上に設けられた光素子を光学的に結合させるレセプタクルであって、
   前記プラグが載置されるプラグ載置部材と、
   前記光ファイバの光軸と該光素子との光軸とを合せる光結合部材と、
   を前記実装基板の主面上に備え、
   前記プラグ載置部材と前記光結合部材とは、所定の隙間を隔てて配置されているとともに、前記主面の法線方向から見て互いに重ならず離間していること、
   を特徴とするレセプタクル。
2. 前記実装基板と接着される接着面における、前記プラグ載置部材及び前記光結合部材の境界の近傍には、溝が設けられていること、
   を特徴とする請求項１に記載のレセプタクル。
3. 請求項１に記載のレセプタクルを備えた光伝送部モジュールの製造方法であって、
   前記実装基板上に前記レセプタクルを載置し接着する接着工程と、
   前記接着工程後に前記レセプタクルを前記プラグ載置部材と前記光結合部材に切断する工程と、
   を備えることを特徴とする光伝送モジュールの製造方法。

Images