JPH081958B2 - 光結合回路 - Google Patents
光結合回路Info
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- JPH081958B2 JPH081958B2 JP12987393A JP12987393A JPH081958B2 JP H081958 B2 JPH081958 B2 JP H081958B2 JP 12987393 A JP12987393 A JP 12987393A JP 12987393 A JP12987393 A JP 12987393A JP H081958 B2 JPH081958 B2 JP H081958B2
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- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L24/00—Arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies; Methods or apparatus related thereto
- H01L24/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
- H01L24/10—Bump connectors ; Manufacturing methods related thereto
- H01L24/12—Structure, shape, material or disposition of the bump connectors prior to the connecting process
- H01L24/14—Structure, shape, material or disposition of the bump connectors prior to the connecting process of a plurality of bump connectors
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
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- Photo Coupler, Interrupter, Optical-To-Optical Conversion Devices (AREA)
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、通信用光モジュール等
に用いられている平面型光回路の光素子間を光学的に結
合する光結合回路に関する。
に用いられている平面型光回路の光素子間を光学的に結
合する光結合回路に関する。
【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・能動光素子の高性能化、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、あるいは一般家庭への高度
情報サービス等、加入者系へ光通信技術を適用すること
が考えられている。この加入者系光通信の場合、光素子
はもとより光素子を機能的に構成した光モジュールの低
価格化が不可欠とされている。そのためには、光素子を
マイクロオプティック的にブロック状に配列する従来の
同軸型のモジュール構成から、複数の光素子を同一基板
上に配列する、いわば電子部品のプリント基板的なモジ
ュール構成が望ましいとされている。例えば、Ｓｉ基板
上にＬＤ，ＰＤ，光導波路、合分波器、光ファイバ等を
配置する構成である。この時、半導体プロセス技術を用
いて、Ｓｉ基板上に光導波路、合分波器、光ファイバ用
の位置決め溝を一括して形成できるので、製作コスト、
実装コストの低減、さらに実装面積の縮小を実現でき
る。
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・能動光素子の高性能化、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、あるいは一般家庭への高度
情報サービス等、加入者系へ光通信技術を適用すること
が考えられている。この加入者系光通信の場合、光素子
はもとより光素子を機能的に構成した光モジュールの低
価格化が不可欠とされている。そのためには、光素子を
マイクロオプティック的にブロック状に配列する従来の
同軸型のモジュール構成から、複数の光素子を同一基板
上に配列する、いわば電子部品のプリント基板的なモジ
ュール構成が望ましいとされている。例えば、Ｓｉ基板
上にＬＤ，ＰＤ，光導波路、合分波器、光ファイバ等を
配置する構成である。この時、半導体プロセス技術を用
いて、Ｓｉ基板上に光導波路、合分波器、光ファイバ用
の位置決め溝を一括して形成できるので、製作コスト、
実装コストの低減、さらに実装面積の縮小を実現でき
る。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】光素子にはＬＥＤ，Ｐ
Ｄ等の表面発光（受光）素子等、光軸が基板面に垂直の
光素子と、ＬＤ等の端面発光素子、通常平面内に配置さ
れる光導波路や光ファイバのように光軸が基板面に平行
の光素子がある。従って、それらを同一基板に混在して
平面的に配置し光の結合を行う場合、どうしても光路を
約９０°変換する必要がある。
Ｄ等の表面発光（受光）素子等、光軸が基板面に垂直の
光素子と、ＬＤ等の端面発光素子、通常平面内に配置さ
れる光導波路や光ファイバのように光軸が基板面に平行
の光素子がある。従って、それらを同一基板に混在して
平面的に配置し光の結合を行う場合、どうしても光路を
約９０°変換する必要がある。
【０００４】図２（ａ）は実装基板２０上に設置された
光導波路、あるいは光ファイバ２１と光検出器２２との
光結合回路の一例である。光ファイバ２１から出射した
光ビーム２４は反射ミラーまたはプリズム２３で反射
し、光路を９０°変換されて光検出器２２に入射する。
図２（ｂ）は、光ファイバ２１の端面２５を４５°に斜
め加工することにより光ビーム２４を斜め加工された光
ファイバ端面で反射してその光路を９０°変換して光フ
ァイバと光検出器を光学的に結合する光結合回路の一例
である。しかし、図２（ａ）ではプリズム２３が１ｍｍ
以下の微小な光素子であるため製作コストが高く、か
つ、プリズムを新たに付加することになるので部品点数
が多くなり、実装の手間もかかる難点がある。図２
（ｂ）では、光ファイバの端面加工が容易でなく、製造
コストの増加を招く。
光導波路、あるいは光ファイバ２１と光検出器２２との
光結合回路の一例である。光ファイバ２１から出射した
光ビーム２４は反射ミラーまたはプリズム２３で反射
し、光路を９０°変換されて光検出器２２に入射する。
図２（ｂ）は、光ファイバ２１の端面２５を４５°に斜
め加工することにより光ビーム２４を斜め加工された光
ファイバ端面で反射してその光路を９０°変換して光フ
ァイバと光検出器を光学的に結合する光結合回路の一例
である。しかし、図２（ａ）ではプリズム２３が１ｍｍ
以下の微小な光素子であるため製作コストが高く、か
つ、プリズムを新たに付加することになるので部品点数
が多くなり、実装の手間もかかる難点がある。図２
（ｂ）では、光ファイバの端面加工が容易でなく、製造
コストの増加を招く。
【０００５】本発明の目的は上記の問題点を解決し、容
易な光路変換の方式を採用した光結合回路を提供するこ
とにある。
易な光路変換の方式を採用した光結合回路を提供するこ
とにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明は、複数の光素子
を備え、光素子から出射した光ビームが反射面で反射
し、光路を変換して他の光素子に入射する光結合回路で
あって、接合パッドを介して実装基板と光素子とを接合
した接合バンプの外側面を光ビームの反射面とし、この
反射面で光ビームの光路を変換することを特徴としてい
る。
を備え、光素子から出射した光ビームが反射面で反射
し、光路を変換して他の光素子に入射する光結合回路で
あって、接合パッドを介して実装基板と光素子とを接合
した接合バンプの外側面を光ビームの反射面とし、この
反射面で光ビームの光路を変換することを特徴としてい
る。
【０００７】より具体的には、バンプの両側に接合して
いる接合パッドの大きさを互いに変えてバンプの側面を
斜めに形成する。あるいは、バンプの両側に接合してい
る接合パッドの互いに中心位置をずらしバンプを変形せ
しめてバンプ側面を斜めに形成する。また、上記構成に
加えて位置決め用バンプを形成すれば、光素子の位置決
めが精度良く、簡単に実現できる。
いる接合パッドの大きさを互いに変えてバンプの側面を
斜めに形成する。あるいは、バンプの両側に接合してい
る接合パッドの互いに中心位置をずらしバンプを変形せ
しめてバンプ側面を斜めに形成する。また、上記構成に
加えて位置決め用バンプを形成すれば、光素子の位置決
めが精度良く、簡単に実現できる。
【０００８】
【作用】本発明の光結合回路は、光素子を実装基板に接
合するバンプの外側面を光ビームの反射面として用い
る。従ってプリズムのような新たに付加する光素子を必
要とせず、光素子の特殊な端面加工も不要である。この
バンプを用いる場合、効率良く光ビームの光路を変換す
るにはバンプの反射面は略４５°の反射面を有すること
が望ましく、またバンプにより光ビームがけられないこ
とが必要となる。このような反射面の形成は、バンプが
接合する基板、そして光素子側の上下の接合パッドの大
きさを異ならせて、バンプ断面を扇状にすることにより
可能となる。また、バンプが接合する上下の互いに対向
するパッドの中心位置を故意にずらし、バンプが斜めに
接合される状態にすることによっても実現できる。通常
接合バンプは、実装基板に対して光素子を精度良く実装
する目的で使用されるので、光路変換用のバンプを位置
決めに併用したり、あるいは他に位置決め用のバンプを
設ければ、光素子の位置決めと反射面の形成が同時にで
き、実装時間の低減、ひいては実装コストの低減を図る
ことができる。
合するバンプの外側面を光ビームの反射面として用い
る。従ってプリズムのような新たに付加する光素子を必
要とせず、光素子の特殊な端面加工も不要である。この
バンプを用いる場合、効率良く光ビームの光路を変換す
るにはバンプの反射面は略４５°の反射面を有すること
が望ましく、またバンプにより光ビームがけられないこ
とが必要となる。このような反射面の形成は、バンプが
接合する基板、そして光素子側の上下の接合パッドの大
きさを異ならせて、バンプ断面を扇状にすることにより
可能となる。また、バンプが接合する上下の互いに対向
するパッドの中心位置を故意にずらし、バンプが斜めに
接合される状態にすることによっても実現できる。通常
接合バンプは、実装基板に対して光素子を精度良く実装
する目的で使用されるので、光路変換用のバンプを位置
決めに併用したり、あるいは他に位置決め用のバンプを
設ければ、光素子の位置決めと反射面の形成が同時にで
き、実装時間の低減、ひいては実装コストの低減を図る
ことができる。
【０００９】従来、光路変換にはそのための新たな光素
子や、光素子の特殊な細工が必要であったが、本発明に
よればこのような事は不要である。
子や、光素子の特殊な細工が必要であったが、本発明に
よればこのような事は不要である。
【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（ａ）は本発明を示す光結合回路の一実
施例である。光導波路、あるいは光ファイバ２１が例え
ばシリコンの実装基板２０に設置されている。光ファイ
バは例えばシリカ系の場合、ＣＶＤ法等によって形成さ
れる。光ファイバは、ＫＯＨ等の選択異方性エッチング
により実装基板２０に形成されたＶ溝（図示省略）に固
定されている。表面入射型の受光素子である光検出器
（ＰＤ）２２はバンプ１２を介して実装基板２０に接合
されている。バンプ１２は例えばＴｉ／Ｐｔ／Ａｕで構
成された接合パッド１１を介して実装基板２０とＰＤ２
２とを接合している。バンプ１２は例えばＰｂＳｎであ
り、フォトリソグラフィー及びメッキプロセス等により
ＰＤ２２あるいは実装基板２０に容易に形成される。光
ファイバ２１から放射した光ビーム２４はバンプ１２に
入射して略９０°光路が変換され、ＰＤ２２の受光面１
０に入射する。バンプ１２は通常、球がつぶれた形状
や、太鼓状の形状をしているので、そのようなバンプ１
２に光が入射しても散乱して効率よく光路を変換するこ
とはできない。効率よく略９０°光路を変換するために
は、光が入射するバンプの外側面が約４５°の傾斜であ
り、かつ反射された光がバンプによってけられない必要
がある。バンプをこのような曲面にするには、図１
（ａ）に示すように、ＰＤ側の接合パッド１１を基板側
の接合パッドよりも小さく設けて基板２０側にバンプが
広がる構造にすれば良い。ＰＤ２２側、基板２０側の接
合パッド１１がそれぞれ約５０μｍφ、１５０μｍφ、
そしてバンプ１２の高さは約５０μｍにすれば所望の曲
面が得られる。
説明する。図１（ａ）は本発明を示す光結合回路の一実
施例である。光導波路、あるいは光ファイバ２１が例え
ばシリコンの実装基板２０に設置されている。光ファイ
バは例えばシリカ系の場合、ＣＶＤ法等によって形成さ
れる。光ファイバは、ＫＯＨ等の選択異方性エッチング
により実装基板２０に形成されたＶ溝（図示省略）に固
定されている。表面入射型の受光素子である光検出器
（ＰＤ）２２はバンプ１２を介して実装基板２０に接合
されている。バンプ１２は例えばＴｉ／Ｐｔ／Ａｕで構
成された接合パッド１１を介して実装基板２０とＰＤ２
２とを接合している。バンプ１２は例えばＰｂＳｎであ
り、フォトリソグラフィー及びメッキプロセス等により
ＰＤ２２あるいは実装基板２０に容易に形成される。光
ファイバ２１から放射した光ビーム２４はバンプ１２に
入射して略９０°光路が変換され、ＰＤ２２の受光面１
０に入射する。バンプ１２は通常、球がつぶれた形状
や、太鼓状の形状をしているので、そのようなバンプ１
２に光が入射しても散乱して効率よく光路を変換するこ
とはできない。効率よく略９０°光路を変換するために
は、光が入射するバンプの外側面が約４５°の傾斜であ
り、かつ反射された光がバンプによってけられない必要
がある。バンプをこのような曲面にするには、図１
（ａ）に示すように、ＰＤ側の接合パッド１１を基板側
の接合パッドよりも小さく設けて基板２０側にバンプが
広がる構造にすれば良い。ＰＤ２２側、基板２０側の接
合パッド１１がそれぞれ約５０μｍφ、１５０μｍφ、
そしてバンプ１２の高さは約５０μｍにすれば所望の曲
面が得られる。
【００１１】図１（ｂ）の構成でも所望のバンプ曲面が
得られる。ＰＤ２２側と基板２０側の接合パッド１１の
中心位置をずらし、バンプ１２が斜めに固定される構造
にする。約１００μｍφの接合パッド１１を約５０μｍ
中心をはずし、高さ約５０μｍのバンプ１２を形成すれ
ば良い。
得られる。ＰＤ２２側と基板２０側の接合パッド１１の
中心位置をずらし、バンプ１２が斜めに固定される構造
にする。約１００μｍφの接合パッド１１を約５０μｍ
中心をはずし、高さ約５０μｍのバンプ１２を形成すれ
ば良い。
【００１２】光ビームを実施例とは逆に下方（基板側
に）に光路を変換する場合には、同様な考えで上下の接
合パッド１１の大小関係、あるいは中心位置ズレ方向を
反対にすればよい。
に）に光路を変換する場合には、同様な考えで上下の接
合パッド１１の大小関係、あるいは中心位置ズレ方向を
反対にすればよい。
【００１３】ＰＤ２２のような光素子を実装基板２０に
実装する場合、光ファイバ２１との光軸を極力一致させ
る必要があり、上述した光路の変換に加えてＰＤ自身の
正確な位置決めが要求される。マニピュレータ等でＰＤ
２２を移動させながら光軸合わせをした後に、半田１３
等で固定するのが一般的であるが、位置調整に時間がか
かり生産性が悪い。図１（ｃ），（ｄ）に示すように、
位置決めバンプ１４をＰＤ２２あるいは基板２０側に設
け、そのバンプの表面張力によるセルフアライン効果を
利用すれば容易にＰＤ２２の位置合わせが可能になる。
位置精度は、ほぼバンプの大きさに依存し、約５０μｍ
φのバンプを用いれば約１μｍの実装精度が得られる。
位置決めバンプ１４は、光路変換用のバンプ１２を併用
してもかまわない。他に設ける場合でも、光路変換用の
バンプと全く同様のプロセスでバンプを形成できるので
製作の困難さは生じない。
実装する場合、光ファイバ２１との光軸を極力一致させ
る必要があり、上述した光路の変換に加えてＰＤ自身の
正確な位置決めが要求される。マニピュレータ等でＰＤ
２２を移動させながら光軸合わせをした後に、半田１３
等で固定するのが一般的であるが、位置調整に時間がか
かり生産性が悪い。図１（ｃ），（ｄ）に示すように、
位置決めバンプ１４をＰＤ２２あるいは基板２０側に設
け、そのバンプの表面張力によるセルフアライン効果を
利用すれば容易にＰＤ２２の位置合わせが可能になる。
位置精度は、ほぼバンプの大きさに依存し、約５０μｍ
φのバンプを用いれば約１μｍの実装精度が得られる。
位置決めバンプ１４は、光路変換用のバンプ１２を併用
してもかまわない。他に設ける場合でも、光路変換用の
バンプと全く同様のプロセスでバンプを形成できるので
製作の困難さは生じない。
【００１４】本発明では、接合金属にＰｂＳｎを例にと
って説明したが、ＡｕＳｎ等の他の接合金属でも同様で
ある。光素子としてＰＤと光ファイバを例に示したが、
ＬＥＤや光変調器等、他の光素子でもかまわない。例え
ば、実施例でＰＤをＬＥＤに替えると、ＬＥＤから光フ
ァイバ２１に光ビームを入射する構成となる。実装基板
に直接ＰＤを実装する構成でなく、アイソレータや平面
レンズ等の他の光素子が挿入されても何等不都合はな
い。
って説明したが、ＡｕＳｎ等の他の接合金属でも同様で
ある。光素子としてＰＤと光ファイバを例に示したが、
ＬＥＤや光変調器等、他の光素子でもかまわない。例え
ば、実施例でＰＤをＬＥＤに替えると、ＬＥＤから光フ
ァイバ２１に光ビームを入射する構成となる。実装基板
に直接ＰＤを実装する構成でなく、アイソレータや平面
レンズ等の他の光素子が挿入されても何等不都合はな
い。
【００１５】また、ＰＤのかわりにバンプを支える基板
を配し、光路を下方に９０°変換し、下方に配置された
光素子に光を結合させる構成でも同様な効果が得られ
る。また、基板面に平行に９０°光路を変換（図１の例
では光ビーム２４を紙面に垂直な方向に曲げる）しても
よい。この場合は端面入・出射光素子間の光結合が実現
できる。
を配し、光路を下方に９０°変換し、下方に配置された
光素子に光を結合させる構成でも同様な効果が得られ
る。また、基板面に平行に９０°光路を変換（図１の例
では光ビーム２４を紙面に垂直な方向に曲げる）しても
よい。この場合は端面入・出射光素子間の光結合が実現
できる。
【００１６】
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、略
９０°の光路変換が容易な光結合回路を実現できる。
９０°の光路変換が容易な光結合回路を実現できる。
【図１】本発明の光結合回路の一実施例を示す図。
【図２】従来の光結合回路の構成図。
１０ ＰＤの受光面 １１ 接合パッド １２ バンプ光路変換用 １３ 半田 １４ バンプ位置決め用 ２０ 実装基板 ２１ 光ファイバ ２２ 光検出器 ２３ プリズム ２４ 光ビーム ２５ 光ファイバ端面 １８ 接合金属片 １９ バンプ
Claims (4)
- 【請求項１】 複数の光素子を備え、光素子から出射し
た光ビームが反射面で反射し、光路を変換して他の光素
子に入射する光結合回路において、接合パッドを介して
実装基板と前記光素子とを接合した接合バンプの外側面
を光ビームの反射面としたことを特徴とする光結合回
路。 - 【請求項２】 請求項１記載の光結合回路において、バ
ンプの両側に接合している接合パッドの大きさが互いに
異なることを特徴とする光結合回路。 - 【請求項３】 請求項１または２記載の光結合回路にお
いて、バンプの両側に接合している接合パッドの中心位
置が互いにずれていることを特徴とする光結合回路。 - 【請求項４】 請求項１〜３記載の光結合回路におい
て、位置決め用のバンプが設けられていることを特徴と
する光結合回路。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP12987393A JPH081958B2 (ja) | 1993-06-01 | 1993-06-01 | 光結合回路 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP12987393A JPH081958B2 (ja) | 1993-06-01 | 1993-06-01 | 光結合回路 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06342933A JPH06342933A (ja) | 1994-12-13 |
| JPH081958B2 true JPH081958B2 (ja) | 1996-01-10 |
Family
ID=15020424
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP12987393A Expired - Fee Related JPH081958B2 (ja) | 1993-06-01 | 1993-06-01 | 光結合回路 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH081958B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP7408292B2 (ja) * | 2019-03-29 | 2024-01-05 | 日東電工株式会社 | 光素子付き光電気混載基板およびその製造方法 |
-
1993
- 1993-06-01 JP JP12987393A patent/JPH081958B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH06342933A (ja) | 1994-12-13 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 19960716 |
|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |