JPH04221912A - Parallel transmission light module - Google Patents
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Landscapes
- Optical Couplings Of Light Guides (AREA)
Abstract
Description
【０００１】0001
【産業上の利用分野】本発明は、光通信用並列伝送光モ
ジュールに関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a parallel transmission optical module for optical communications.
【０００２】0002
【従来の技術】光通信は光ファイバ，半導体レーザ（Ｌ
Ｄ），発光ダイオード（ＬＥＤ），フォトダイオード（
ＰＤ）を始めとして、光スイッチ，光変調器，アイソレ
ータ，光導波路等の受動，能動素子の高性能，高機能化
により応用範囲が拡大されつつある。近年、より多くの
情報を伝達する要求が高まる中で、コンピュータ端末間
，交換器や大型コンピュータ間のデータ伝送を実時間で
並列に行う並列伝送が注目されつつある。この機能を満
足するものとして、複数の発光あるいは受光素子と複数
の光ファイバを一体化した並列伝送光モジュールがある
。通常、発光（受光）素子は同一半導体基板上にモノリ
シックに複数個配列したＬＥＤあるいはＬＤ，ＰＤアレ
イ，ファイバは、一方向に複数本配列したファイバアレ
イが用いられている（以下、発受光素子はＬＥＤアレイ
に代表させる）。[Prior art] Optical communication uses optical fibers, semiconductor lasers (L
D), light emitting diode (LED), photodiode (
The range of applications is expanding as the performance and functionality of passive and active devices such as PDs, optical switches, optical modulators, isolators, and optical waveguides improve. In recent years, as the demand for transmitting more information has increased, parallel transmission, which performs data transmission between computer terminals, exchanges, and large computers in parallel in real time, has been attracting attention. As a device that satisfies this function, there is a parallel transmission optical module that integrates a plurality of light emitting or light receiving elements and a plurality of optical fibers. Usually, the light emitting (light receiving) elements are LEDs, LDs, and PD arrays arranged monolithically on the same semiconductor substrate, and the fibers are fiber arrays arranged in one direction (hereinafter, light emitting and receiving elements are used). (represented by an LED array).
【０００３】また、これらの光モジュールは、プリント
基板に配置され、架に収納されるので実装面積ともに実
装高さも小さいことが要求される。図５は一般的な並列
伝送光モジュールで、内部の素子が見えるように図中の
一部を切り欠いている（詳細はジャーナル・オブ・ライ
トウエーブ・テクノロジー，Ｖｏｌ．ＬＴ−３，Ｎｏ．
６参照）。図において、ＣｕやＣｕＷパッケージ基板２
１上に、ヒートシンクを兼ねるＳｉやＡｌＮ製のサブマ
ウント２２が設置されている。サブマウント２２にはＬ
ＥＤアレイ２３が実装されている。金属製のフェルール
２５で保護された光ファイバアレイ２６（光ファイバア
レイ端末、以後ファイバ端末と称す）は、ＬＥＤアレイ
２３からの放射光が効率よく入射するように光軸を調整
した後に接着剤、半田あるいは溶接によってホルダ２７
に固定される。ここで、ホルダ２７は基板２１に保持さ
れている。Furthermore, since these optical modules are arranged on a printed circuit board and housed in a rack, they are required to have a small mounting area and a small mounting height. Figure 5 shows a general parallel transmission optical module, with a portion of the diagram cut away to show the internal elements (for details, see Journal of Lightwave Technology, Vol. LT-3, No.
(see 6). In the figure, Cu or CuW package substrate 2
1, a submount 22 made of Si or AlN is installed which also serves as a heat sink. Submount 22 has L
An ED array 23 is mounted. The optical fiber array 26 (optical fiber array terminal, hereinafter referred to as fiber terminal) protected by a metal ferrule 25 is coated with adhesive after adjusting the optical axis so that the emitted light from the LED array 23 is efficiently incident. Holder 27 is attached by soldering or welding.
Fixed. Here, the holder 27 is held by the substrate 21.
【０００４】0004
【発明が解決しようとする課題】上記のごとく、通常の
並列伝送光モジュールでは、アレイ状光素子を設置する
基板と、ファイバ端末とは分離されており、光軸の調整
はｘｙｚθの４軸行う必要があり、組立に多くの工数を
要する。[Problems to be Solved by the Invention] As mentioned above, in a normal parallel transmission optical module, the substrate on which the arrayed optical elements are installed and the fiber terminal are separated, and the optical axes are adjusted in the four axes of x, y, and θ. It requires a lot of man-hours to assemble.
【０００５】本発明の目的は、上記の問題点を解決し、
生産性が良く低コストの並列伝送光モジュールを提供す
ることにある。[0005] The purpose of the present invention is to solve the above problems,
The object of the present invention is to provide a parallel transmission optical module with good productivity and low cost.
【０００６】[0006]
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
、本発明による並列伝送光モジュールにおいては、アレ
イ状に複数個配列した発光あるいは受光素子を配置した
サブマウントと、略光軸を一致させて前記光素子と向き
合わせに配置された光ファイバアレイ端末とが同一パッ
ケージ内に収納された並列伝送光モジュールにおいて、
前記サブマウントと前記光ファイバアレイ端末とが、互
いの中間に配置したスペーサを介して一体接合されてい
るものである。[Means for Solving the Problems] In order to achieve the above object, in the parallel transmission optical module according to the present invention, a submount on which a plurality of light-emitting or light-receiving elements arranged in an array is arranged, and an optical axis substantially coincides with the submount. In a parallel transmission optical module in which the optical element and an optical fiber array terminal arranged facing each other are housed in the same package,
The submount and the optical fiber array terminal are integrally joined via a spacer placed between them.
【０００７】サブマウントとスペーサとは、バンプ状の
接合金属により光ファイバ端末とスペーサとは、ピンと
ピン穴との嵌合によって、互いの相対位置が規定されて
いるものである。[0007] The submount and the spacer are bonded metal in the form of a bump, and the relative positions of the optical fiber terminal and the spacer are defined by the fitting between pins and pin holes.
【０００８】サブマウントとスペーサ、及びサブマウン
トと光ファイバ端末とはバンプ状の接合金属によって、
互いの相対位置が規定されているものである。[0008] The submount and the spacer, and the submount and the optical fiber terminal are connected by bump-shaped bonding metal.
Their relative positions are defined.
【０００９】[0009]
【作用】本発明の光モジュールでは、光素子基板とファ
イバ端末とは互いの中間に配置したスペーサを介して一
体化されている。スペーサの厚みは、光素子とファイバ
の光結合とが低損失になるように設定されているので、
光軸方向の調整は不要となり、調整工数の低減が可能と
なる。また、光素子とスペーサ、そしてファイバとスペ
ーサとが、微小バンプあるいは嵌合ピンによって正確に
位置合わせされる場合には、光素子とファイバとの相対
的な位置関係は一義的に決定されるので、光軸合わせは
全く不要となり、光軸無調整のモジュール組立を実現で
きる。[Operation] In the optical module of the present invention, the optical element substrate and the fiber terminal are integrated through a spacer placed between them. The thickness of the spacer is set so that the optical coupling between the optical element and the fiber has low loss.
Adjustment in the optical axis direction is no longer necessary, and the number of adjustment steps can be reduced. Furthermore, when the optical element and the spacer, and the fiber and the spacer, are accurately aligned using minute bumps or mating pins, the relative positional relationship between the optical element and the fiber is uniquely determined. , there is no need for optical axis alignment at all, and module assembly without optical axis adjustment can be realized.
【００１０】0010
【実施例】以下、本発明について図面を参照して詳細に
説明する。図１は、本発明を示す並列伝送光モジュール
の一例で、内部が見えるように一部を切り欠いている。
図２はモジュールの光結合部の上面図で、断面を示して
いる。図において、ＣｕやＣｕＷ製の基板１０にヒート
シンクを兼ねた例えばＳｉ製のサブマウント２２が半田
等で固定されている。サブマウント２２には、２５０μ
ｍピッチで４素子配列したＬＥＤアレイ２３が半田融着
されている。また、同一のサブマウント２２に金属部材
、例えばコバール製のリング状のスペーサ１１が同様に
半田接合されている。さらに、光ファイバアレイ２６を
金属、例えばステンレス製のフェルール２５で保護した
ファイバ端末１２が、半田やＹＡＧレーザ等でスペーサ
１１に接合されている。スペーサ１１の厚みは、ＬＥＤ
アレイ２３の放射光が効率良く光ファイバアレイ２６に
入射するように設定されている。従って、光軸調整は、
ファイバ端末１２とスペーサ１１との接合面を摺合わせ
行う面内（ｘｙθ）のみとなり、光軸方向（ｚ）の光軸
位置合わせは不要となる。このように、ＬＥＤアレイ２
３を実装したサブマウント２２とファイバ端末１２との
中間にスペーサ１１を設けることにより、従来困難であ
った調整工数削減を実現できる。DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS The present invention will be described in detail below with reference to the drawings. FIG. 1 shows an example of a parallel transmission optical module illustrating the present invention, with a portion cut away so that the inside can be seen. FIG. 2 is a top view of the optical coupling part of the module, showing a cross section. In the figure, a submount 22 made of Si, for example, which also serves as a heat sink, is fixed to a substrate 10 made of Cu or CuW with solder or the like. Submount 22 has 250μ
An LED array 23 having four elements arranged at m pitches is soldered and bonded. Further, a metal member, for example, a ring-shaped spacer 11 made of Kovar, is similarly soldered to the same submount 22. Furthermore, a fiber terminal 12 in which an optical fiber array 26 is protected by a ferrule 25 made of metal, for example stainless steel, is bonded to the spacer 11 using solder, a YAG laser, or the like. The thickness of the spacer 11 is
The arrangement is such that the emitted light from the array 23 is efficiently incident on the optical fiber array 26. Therefore, optical axis adjustment is
Only the in-plane (xyθ) sliding alignment of the joining surfaces of the fiber terminal 12 and the spacer 11 is performed, and optical axis alignment in the optical axis direction (z) is not necessary. In this way, LED array 2
By providing the spacer 11 between the fiber terminal 12 and the submount 22 on which the fiber terminal 3 is mounted, it is possible to reduce the number of adjustment steps, which has been difficult in the past.
【００１１】図３は、サブマウント２２とスペーサ１１
とをバンプ状の接合金属（接合バンプ）１３、スペーサ
１１とファイバ端末１２とを嵌合ピン１４で接合するモ
ジュールの光接合部を示している。サブマウント２２の
表面には、ＬＥＤアレイ２３、及び接合バンプ１３が実
装される電極パッドがフォトリソグラフィ技術により精
度良く設けられている。ＬＥＤアレイ２３は、フリップ
チップあるいはチップマウンタにより電極パッド上に正
確に実装されている。接合バンプ１３は、メッキ等によ
り形成される。スペーサ１１には、接合ピン１４の嵌合
穴１５と、フォトリソグラフィ技術により接合バンプ１
３の接続パッドが形成されている。ＬＥＤアレイ２３と
スペーサ１１の嵌合穴１５の相対位置は、接合バンブ１
３を介したフリップチップ実装のセルフアライン効果に
より数μｍの精度で決定される。また、嵌合ピン１４は
、光ファイバアレイ２６の位置関係が、スペーサ１１の
嵌合穴とＬＥＤアレイ２３との位置関係と一致するよう
に、ファイバ端末１２に機械精度（数μｍ）で設けられ
ている。すなわち、ＬＥＤアレイ２３と光ファイバアレ
イ２６の相対位置がスペーサ１１を介して一義的に決定
され、その精度は数μｍであるので、光軸調整は全く不
要となり完全無調整化のモジュール組立を実現できる。FIG. 3 shows the submount 22 and spacer 11.
The optical joint part of the module is shown in which a bump-shaped joining metal (joint bump) 13 and a spacer 11 and a fiber terminal 12 are joined together by a fitting pin 14. On the surface of the submount 22, electrode pads on which the LED array 23 and the bonding bumps 13 are mounted are provided with high precision by photolithography. The LED array 23 is accurately mounted on the electrode pad using a flip chip or a chip mounter. The bonding bump 13 is formed by plating or the like. The spacer 11 has a fitting hole 15 for the joining pin 14 and a joining bump 1 formed by photolithography.
3 connection pads are formed. The relative position of the LED array 23 and the fitting hole 15 of the spacer 11 is determined by the joining bump 1.
It is determined with an accuracy of several μm due to the self-alignment effect of flip-chip mounting via 3. Further, the fitting pin 14 is provided on the fiber terminal 12 with mechanical precision (several μm) so that the positional relationship of the optical fiber array 26 matches the positional relationship between the fitting hole of the spacer 11 and the LED array 23. ing. In other words, the relative positions of the LED array 23 and the optical fiber array 26 are uniquely determined via the spacer 11, and the accuracy is several μm, so there is no need to adjust the optical axis at all, realizing completely adjustment-free module assembly. can.
【００１２】図４は、サブマウント２２とスペーサ１１
、そしてスペーサ１１とファイバ端末１２を双方とも接
合バンプ１３で接合するモジュールの光結合部を示して
いる。サブマウント２２スペーサ１１の両面、そしてフ
ァイバ端末１２にフォトリソグラフィ技術により接続パ
ッドを形成し、接合する少なくとも一方の面に接合バン
プ１３を設ける。接合パッドの位置は、接合バンプ１３
を介して接合したときに、ＬＥＤアレイ２３と光フアイ
バアレイ２６とが効率良く結合するように設定される。
スペーサ１１の両面のパッドの相対位置は、中心の貫通
穴を基準にしてマスク目合わせをするか、あるいはスペ
ーサ１１にＳｉ等の半導体を用いて赤外光による目合わ
せで精度良く設定できる。接合バンプ１３を形成後、フ
リップチップによりファイバ端末１２，スペーサ１１，
サブマウント２２を一体接合する。このときの位置精度
は、リソグラフィ、及びフリップチップのセルフアライ
ンの精度でほぼ決定され、機械加工の誤差が介在しない
ので数μｍの高精度で無調整の部品の位置決めが可能と
なる。従って、組立に要する工数を大幅に削減でき生産
性の向上が図れる。本実施例ではアレイの数を４とした
が、それ以外アレイ数や、単体でもかまわない。
また、光素子としてＬＥＤを示したがＬＤ，ＰＤでも同
様である。FIG. 4 shows the submount 22 and spacer 11.
, and shows the optical coupling part of the module in which the spacer 11 and the fiber terminal 12 are both bonded by a bonding bump 13. Connection pads are formed on both surfaces of the submount 22 spacer 11 and the fiber terminal 12 by photolithography, and a bonding bump 13 is provided on at least one surface to be bonded. The position of the bonding pad is bonding bump 13.
The LED array 23 and the optical fiber array 26 are set so as to be efficiently coupled when they are bonded via the . The relative positions of the pads on both sides of the spacer 11 can be set with high precision by mask alignment using the center through hole as a reference, or by using a semiconductor such as Si for the spacer 11 and alignment using infrared light. After forming the bonding bump 13, the fiber terminal 12, spacer 11,
The submount 22 is integrally joined. The positional accuracy at this time is almost determined by the accuracy of lithography and self-alignment of the flip chip, and since machining errors do not intervene, it is possible to position the component with high accuracy of several μm without adjustment. Therefore, the number of man-hours required for assembly can be significantly reduced and productivity can be improved. In this embodiment, the number of arrays is four, but any other number of arrays or a single array may be used. Further, although an LED is shown as an optical element, the same applies to an LD or a PD.
【００１３】[0013]
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、光
軸調整が容易で低コストの並列伝送光モジュールを実現
できる。As described above, according to the present invention, a parallel transmission optical module with easy optical axis adjustment and low cost can be realized.
【図１】本発明の一実施例を示す並列伝送光モジュール
の一部断面斜視図である。FIG. 1 is a partially cross-sectional perspective view of a parallel transmission optical module showing an embodiment of the present invention.
【図２】モジュールの光結合部の上面図である。FIG. 2 is a top view of the optical coupling part of the module.
【図３】モジュールの光結合部に嵌合ピンを使用した例
を示す図である。FIG. 3 is a diagram showing an example in which a fitting pin is used in the optical coupling part of the module.
【図４】モジュールの光結合部に接合バンプを使用した
例を示す図である。FIG. 4 is a diagram showing an example in which bonding bumps are used in the optical coupling portion of the module.
【図５】一般的な従来の並列伝送光モジュールを示す図
である。FIG. 5 is a diagram showing a general conventional parallel transmission optical module.
１０ 基板 １１ スペーサ １２ ファイバ端末 １３ 接合バンプ １４ 嵌合ピン １５ 嵌合穴 ２２ サブマウント ２３ ＬＥＤアレイ ２５ フェルール ２６ 光ファイバアレイ ２７ ホルダ 10 Substrate 11 Spacer 12 Fiber terminal 13 Bonding bump 14 Fitting pin 15 Fitting hole 22 Submount 23 LED array 25 Ferrule 26 Optical fiber array 27 Holder
Claims (3)
は受光素子を配置したサブマウントと、略光軸を一致さ
せて前記光素子と向き合わせに配置された光ファイバア
レイ端末とが同一パッケージ内に収納された並列伝送光
モジュールにおいて、前記サブマウントと前記光ファイ
バアレイ端末とが、互いの中間に配置したスペーサを介
して一体接合されていることを特徴とする並列伝送光モ
ジュール。1. A submount in which a plurality of light emitting or light receiving elements arranged in an array is disposed, and an optical fiber array terminal disposed facing the optical elements with their optical axes substantially coinciding with each other in the same package. 1. A parallel transmission optical module housed in a parallel transmission optical module, wherein the submount and the optical fiber array terminal are integrally joined via a spacer placed between them.
状の接合金属により光ファイバ端末とスペーサとは、ピ
ンとピン穴との嵌合によって、互いの相対位置が規定さ
れていることを特徴とする請求項１に記載の並列伝送光
モジュール。[Claim 2] The submount and the spacer are bonded metal in the form of a bump, and the optical fiber terminal and the spacer are defined in their relative positions by fitting between pins and pin holes. Parallel transmission optical module according to item 1.
ウントと光ファイバ端末とはバンプ状の接合金属によっ
て、互いの相対位置が規定されていることを特徴とする
請求項１に記載の並列伝送光モジュール。3. The parallel transmission optical module according to claim 1, wherein the relative positions of the submount and the spacer, and the submount and the optical fiber terminal are defined by bump-shaped bonding metals. .
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP41333090A JPH04221912A (en) | 1990-12-24 | 1990-12-24 | Parallel transmission light module |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP41333090A JPH04221912A (en) | 1990-12-24 | 1990-12-24 | Parallel transmission light module |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04221912A true JPH04221912A (en) | 1992-08-12 |
Family
ID=18522000
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP41333090A Pending JPH04221912A (en) | 1990-12-24 | 1990-12-24 | Parallel transmission light module |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH04221912A (en) |
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-
1990
- 1990-12-24 JP JP41333090A patent/JPH04221912A/en active Pending
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