光モジュールおよびその製造方法
【課題】 鏡を用いて光路の９０度変換を行う光モジュールにおいて、その反射面の位置および形状の精度が高く、製造コストの低い光モジュールおよびその製造方法を提供する。
【解決手段】 薄板状の鏡連結体３０中に連結されている各鏡１ａの表面に、平面台上で圧子を押し当てることによって精度良く反射面２を形成した後、鏡連結体３０の下部両端に、各１本の金属線３の１端を圧着する。次に、鏡連結体３０を基板５の上に配置し、金属線３を回転させることによって、反射面２の中心軸と基板５との間の角度がほぼ４５度または１３５度になるように調節して、光伝送路６と光素子９との光結合を最大にして、各１本の金属線３の他端を基板５に圧着する。次いで、鏡連結体３０の全体を透明充填剤で埋め込んだ後、透明充填剤を硬化させて透明充填部１３を形成する。その後、各鏡１ａ毎に分割することによって、複数の光モジュールを得る。
【解決手段】 薄板状の鏡連結体３０中に連結されている各鏡１ａの表面に、平面台上で圧子を押し当てることによって精度良く反射面２を形成した後、鏡連結体３０の下部両端に、各１本の金属線３の１端を圧着する。次に、鏡連結体３０を基板５の上に配置し、金属線３を回転させることによって、反射面２の中心軸と基板５との間の角度がほぼ４５度または１３５度になるように調節して、光伝送路６と光素子９との光結合を最大にして、各１本の金属線３の他端を基板５に圧着する。次いで、鏡連結体３０の全体を透明充填剤で埋め込んだ後、透明充填剤を硬化させて透明充填部１３を形成する。その後、各鏡１ａ毎に分割することによって、複数の光モジュールを得る。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光出射口を持つ第１の光部品と光入射口を持つ第２の光部品との間で、反射面が基板に実質的に４５度または１３５度をなすように固定された鏡によって光路の９０度変換が行われる光モジュールおよびその製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
光素子と光伝送路との光結合において、例えば、光伝送路にシングルモード光導波路を用いた場合には、光素子と光伝送路との光軸の位置合わせのマージンとして、１μｍ以下が必要とされている。光素子の実装コストを低減するためには、この位置合わせのマージンを大きくすることが必要である。その１つの実現方法として、光素子と光伝送路との間の光路を平行光で形成することが考えられる。そのためには、光素子の発光部あるいは光伝送路の光出射口から広がり角を持って出射される光を平行光に変換するコリメート光学系が必要である。このようなコリメート光学系には、凹面鏡を用いる光学系、または、凸レンズを用いる光学系を使用することができる。
【０００３】
受光素子は、通常、その光軸が基板主面に直交するように配置される。面発光型の発光素子も、その光軸が基板主面に直交するように配置される。それに対して、光ファイバや光導波路などの光伝送路は、その光軸が基板主面に平行になるように配置される。したがって、これらが、１つの基板上に混在して形成される場合には、光路を直角に曲げる９０度変換が必要になる。このような場合には、コリメート光学系として凹面鏡を用いる光学系を使用した方が、光路の９０度変換も実現できて、コストダウンを図ることができるという点で有利である。
【０００４】
コリメート光学系として凹面鏡を用いた光モジュールの製造方法として、光導波路の形状の凸部を有する型に、凹面の反射面が形成された構造体を嵌め込み、この型内にＰＭＭＡ（ポリメチルメタクリレート）樹脂を注入した後、成型体を取り出して、この成型体の光導波路の形状に空所となっている部分にコアポリマを充填することによって、図２１に示すような、凹面の反射面１０２が形成された構造体１２１と光導波路よりなる光伝送路１０６とを一体に備えたＰＭＭＡ基板１０５を作製する方法が提案されている（例えば、特許文献１参照）。そして、光伝送路１０６と構造体１２１とが、ポリマシート１２２で覆われる。光伝送路１０６から出射された後、反射面１０２で反射されて、光軸がＰＭＭＡ基板１０５の主面に直交するように配置されたフォトダイオード１０９によって検出される光の強度が最大になる位置で、フォトダイオード１０９が、ポリマシート１２２に押し込まれて固定される。
【０００５】
【特許文献１】特開平１０−５４９２８号公報（第４−６頁、図１、５、７）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、上述の従来技術の光モジュールでは、構造体１２１が、フォトダイオード１０９の受光部の近傍から基板５までの間の広い空間を占有するため、構造体１２１の近傍にフォトダイオード１０９の電極を形成して、その電極と基板１０５とをワイヤボンディングで電気的に接続することが、構造体１２１によって妨げられて困難になるなど、フォトダイオード１０９の電極の位置と配線に制約が課せられるという欠点がある。
【０００７】
また、上述の従来技術の製造方法では、反射面が形成された構造体１２１を型に嵌め込んで、そのまま光モジュールに用いるので、この構造体１２１の嵌め込みに極端に小さなマージンが要求される。さらに、構造体１２１自体を型を用いて作製する場合には、その作製において、型に彫り込む構造体１２１の形状の基準面に対して、反射面１０２の形状の位置、深さ、直径などを精密に制御できる精密加工が必要となるため、型の製造コストが高価になる。さらに、１つの型で、上述の構造体１２１と光伝送路１０６とを一体に備えたＰＭＭＡ基板１０５を複数個作製するために、複数個の構造体１２１を連結して作製できる型を得ようとすると、複数個の構造体１２１の形状を、その相対位置も精密に制御して型に彫り込む必要があり、この場合の製造コストは、１個の構造体１２１を作製する型の製造コストの連結個数倍よりもずっと高価になる。
【０００８】
また、光伝送路１０６と反射面との位置合わせを正確にするためには、反射面１０２の形成されていない構造体１２１と光伝送路１０６とを一体に備えたＰＭＭＡ基板１０５を作製した後に、圧子を用いて反射面１０２を形成する方法が考えられる。反射面１０２が形成されるべき領域には、例えば、金薄膜等の金属薄膜を形成しておく。しかしながら、このような方法において、反射面１０２が形成されるべき斜面に垂直に圧子を押し当てて斜面に垂直に力が加わるようにすると、圧子の先端から、圧子と基板１０５の上面とが交差する位置までの距離が長くなる。圧子は、一般に、先端から遠ざかるほど太くなる形状をしているから、この距離が長くなると、圧子が基板１０５の側面に接触してしまうという問題が生じる。また、この距離を短くするために、圧子を、基板１０５の上面に垂直な方向から、構造体１２１の斜面に押し当てると、斜面の面方向に沿う望ましくない力の成分が生じ、これによって、形成される凹面の反射面１０２の形状が歪むという問題が発生する。
【０００９】
さらに、反射面１０２を形成した構造体１２１と光素子１０９及び基板１０５との間の空間に透明充填剤を充填した後、硬化させて、それらを互いに強固に固定することを試みると、透明充填剤が硬化する際の収縮によって生じる歪のため、構造体１２１の反射面１０２の位置がずれて、適正な光学系が崩れてしまうという問題がある。
【００１０】
本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであって、その目的は、鏡による光素子の電極配線に対する妨害が少なく、かつ、反射面の位置および形状の精度が高く、製造コストの低い光モジュールおよびその製造方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記目的を達成するため、本発明によれば、基板と、光出射口を持つ第１の光部品と、光入射口を持つ第２の光部品と、前記第１と第２との光部品の間に、反射面の中心軸が前記基板の主面に対して一定角度をなすように固定された鏡と、を有する光モジュールにおいて、前記鏡が、薄板であって、透明充填部に埋め込まれていることを特徴とする光モジュール、が提供される。
【００１２】
そして、好ましくは、前記一定角度が、実質的に４５度または１３５度である。
【００１３】
また、上記目的を達成するため、本発明によれば、基板と、光出射口を持つ第１の光部品と、光入射口を持つ第２の光部品と、前記第１と第２との光部品の間に、反射面の中心軸が前記基板に対して一定角度をなすように固定された鏡と、を有する光モジュールの製造方法であって、鏡、または、複数の鏡が連結された鏡連結体の２点に１端を固定された各１本の金属線、または、１辺に固定された１本の金属線を回転させることによって、前記鏡または鏡連結体に形成された反射面の中心軸と前記基板との間の角度を調節することを特徴とする光モジュールの製造方法、が提供される。
【発明の効果】
【００１４】
本発明の光モジュールは、光路の９０度変換に、薄板状の鏡を用いるものであるから、反射面の形成以前の鏡、あるいは、複数の鏡が連結された鏡連結体を平面台上に設置して、それらの平面に圧子を押し当てることによって容易に反射面を形成することが可能であり、したがって、光モジュールの製造上の制約が少なくなり、その製造が容易になる。
【００１５】
また、本発明の光モジュールは、光路の９０度変換のために１００μｍ以下の厚さの薄板の鏡しか使用しないものであるから、光素子の電極の配線を妨げることなく反射面を形成することが可能である。
【００１６】
また、本発明の光モジュールの製造方法は、鏡、または、複数の鏡が連結された鏡連結体の両端の２点または１辺に固定された金属線を回転させて、鏡または鏡連結体と基板との間の角度を調節するものであるから、安価に、かつ、精度良く光モジュールを製造することを可能にする。
【００１７】
また、本発明の光モジュールの製造方法は、薄板状の鏡を透明充填剤に埋め込むものであるから、透明充填剤の収縮に伴う歪による鏡の位置ずれを少なくし、それによって、光路のずれを防止することを可能にする。
【００１８】
また、本発明の光モジュールの製造方法の１実施例は、鏡の１底辺に沿って金属線を鏡に圧着した後、この金属線を基準に反射面を形成し、鏡の基板への実装の際には、この金属線を基板表面に接して実装するものであるから、反射面の基板からの高さを精度良く制御することが可能である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
次に、本発明の実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。
【００２０】
図１（ａ）は、本発明の実施の形態に係る光モジュールの断面図である。基板５の上に、外壁部７が配置されており、その内部に、透明充填剤を用いて形成された透明充填部１３がある。透明充填部１３の内部には、鏡１が埋め込まれている。鏡１は、図１（ｂ）に示すように、薄板状の金属板、特に、金板、表面が金めっきされた金属板、あるいは、アルミニウム板であり、その中央部に、凹面鏡をなす反射面２が形成されている。鏡１は、反射面２の中心軸が、基板５の上面から反時計回りにほぼ１３５度〔以下、単に「１３５度」という〕の角度をなすように、透明充填部１３内に埋め込まれている。外壁部７の上面には、光入射口である受光部または光出射口である発光部〔以下、「受光／発光部」という〕１０を鏡１の反射面２に対向させて、光素子９が搭載されている。また、基板５上に、外壁部７の１側面を貫通して透明充填部１３の内部に達する、コア６Ａとクラッド６Ｂを持つ光ファイバよりなる光伝送路６が、その光軸を基板５の主面に平行にして配置されている。コア６Ａの端開口６Ｃは、反射面２に対向している。光伝送路６の光軸、光素子９の光軸、反射面２の中心軸は、ともに、基板５に垂直な１平面内にある。
【００２１】
光素子９は、例えばフォトダイオードなどの受光素子、あるいは、面発光型半導体レーザなどの発光素子である。基板５には、金属、半導体、絶縁体のいずれもが用いられ得る。また、透明充填部１３を形成するための透明充填剤としては、この光モジュールにおいて用いられる光に対して透明である透明接着材あるいは透明ゲルなどが用いられるが、コア６Ａと同じ屈折率を持つことが望ましい。具体的には、シリコーングリースやシリコーンオイルなどの屈折率整合剤、熱硬化性樹脂、紫外線硬化性樹脂などを用いることができる。外壁部７も、少なくとも光素子９の受光／発光部１０の近傍において、この光モジュールで用いられる光に対して透明であって、さらに、透明充填部１３と同じ屈折率を持つことが望ましい。
【００２２】
外部から、光伝送路６のコア６Ａ中を伝送してきた光は、透明充填部１３に出射した後、鏡１の反射面２によってほぼ直角に反射されて、即ち、基板５の主面に直角に上方に折り曲げられて、外壁部７を透過し、光素子９の受光／発光部１０に入射する、あるいは、その逆に、光素子９の受光／発光部１０から出射した光は、反射面２によって基板５の主面に平行に折り曲げられて、光伝送路６のコア６Ａ中を伝送して、外部に出射していく。
【実施例１】
【００２３】
次に、図２〜５を用いて、本発明の実施例１に係る製造方法を説明する。本実施例に係る製造方法は、図１に示す光モジュールの製造方法である。図２〜５において、図１の部分と同等の部分には同一の参照符号を付し重複する説明を適宜省略する。
【００２４】
先ず、図１に示す光モジュールの鏡１と同様の形状を持つ鏡１ａの複数個が連結部１ｂによって連結されて一体に形成されている鏡連結体３０を作製する〔図２（ａ）〕。鏡連結体３０の長さＬ、幅Ｗ、厚さｔの方向を、図２（ａ）に示すように、それぞれ、鏡１ａが並ぶ方向、反射面２の形成されている平面内にあって長さＬの方向に直交する方向、長さＬの方向および幅Ｗの方向に直交する方向と定義すると、幅Ｗは１ｍｍ以下、厚さｔは０．１ｍｍ以下である。鏡連結体３０の材料としては、金板、表面が金めっきされた金属板、あるいは、アルミニウム板などの薄板状の金属板を用いた。
【００２５】
次に、鏡連結体３０を、２２０℃に昇温した加熱台上に設置し、鏡連結体３０の下部両端に、それぞれ、鏡連結体３０の長さ方向に延びる各１本の金属線３（直径：Ｒ、長さ：ｄ）の１端を、超音波熱圧着法を用いて圧着する〔図２（ｂ）〕。金属線３の材料としては、ワイヤボンディングに用いる直径が５０μｍ以下の金線あるいはアルミニウム線などが最適である。長さｄは、２００ｍｍ以下が適当である。
【００２６】
次いで、鏡連結体３０の両端から１０ｍｍ程度の間隔を置いて２枚の補助板４を設置し、２本の金属線のそれぞれの開放端を、それぞれの補助板４に熱圧着する〔図２（ｃ）〕。補助板４としては、例えば、鏡連結体３０の長さ方向の寸法が１ｍｍ、鏡連結体３０の幅方向の寸法が５ｍｍ程度の鉄あるいはニッケルなどの軟磁性体の板であって、金属線３が熱圧着される部分に金めっきを施されたものが適当である。
【００２７】
その後、図３（ａ）に示すように、基板５ａ上に、一対の光ファイバグリッパ（図示せず）で挟んで保持した光ファイバよりなる複数の光伝送路６を、基板５ａの面に平行に配置する。基板は、後の加熱工程のために、加熱台の上に載せられている。光伝送路６は、その数が鏡連結体３０の鏡１ａの数に等しく、鏡１ａのピッチと等しいピッチで基板５ａの面に平行に並べられる。次に、図２（ｃ）に示す、金属線３で鏡連結体３０を連結された両方の補助板４を、電磁石からなる保持具８に吸引させた後、鏡連結体３０および両金属線３の一部が、基板５ａ上に載るように、保持具８を移動させる。その際、鏡連結体３０の鏡１ａの並ぶ方向を、光伝送路６の並ぶ方向に一致させる。両方の補助板４の間の間隔は、例えば、２００ｍｍである。また、両金属線３の一部が載っている領域の基板５ａの主面には、金めっきパターンがあらかじめ形成されている。なお、図３（ａ）において、鏡連結体３０の連結部１ｂは、図の簡単のために、図示されていない。
【００２８】
次いで、外壁部７ａを、その内部に、鏡連結体３０の全体、光伝送路６の鏡連結体３０に対向している端部領域を含むように、基板５ａ上に載置する。外壁部７ａには、金属線３および光伝送路６が貫通できる隙間が形成されている。さらに、外壁部７の上に、鏡連結体３０の鏡１ａの数に等しい数の調整用光素子（図示せず）が、鏡１ａのピッチと等しいピッチで、鏡１ａの並ぶ方向に平行に並ぶように、その受光／発光部を鏡１ａに対向させて載置される。調整用光素子は、最終的に光モジュールに搭載される光素子が最適の位置に位置するように調整するための光素子であって、光ファイバあるいは光導波路などをそれに充てることができる。
【００２９】
続いて、図３（ｂ）に示すように、金属線３の軸を中心にして保持具８を回転させて、鏡１ａの反射面２の中心軸が、基板５ａの主面に対して約１３５度になるようにする。次に、少なくとも１つの光伝送路６に外部から光を入射させる。その入射光は、光伝送路６の反射面２に対向する端開口から外壁部７の内部に出射した後、反射面２でほぼ直角に光路を曲げられて、基板５ａの主面に直角に進み、調整用光素子の受光／発光部に入射する。調整用光素子には、それに入射する光の強度を測定する測定装置が接続されている。この測定装置で測定される光の強度が最大になるように、鏡連結体３０を、保持具８を用いて回転させ、その位置で保持具８を固定する。必要であれば、全ての光伝送路６に光を入射させて、全ての調整用光素子で受光して、それらの調整用光素子に接続されている測定装置で測定される光の強度が、おのおの、最大になるように、光伝送路６および調整用光素子の位置を微調整してもよい。
【００３０】
次いで、基板５ａを載置している加熱台を２２０℃に昇温し、図４（ａ）に示すように、超音波熱圧着法を用いて、圧子１９で、金属線３を、基板５ａ上の予め形成しておいた金めっきパターン（図示せず）に押し当てて圧着する。図の簡単のために、外壁部７ａの右側の金属線３上にしか圧子１９が描かれていないが、外壁部７ａの左側の金属線３も圧子を押し当てられて、基板上の金めっきパターンに圧着される。その後、図４（ｂ）に示すように、金属線３が金めっきパターンに圧着されている圧接点１２の外側で、金属線３を切断する。このように、複数の鏡１ａが連結した鏡連結体３０を基板５ａに対して最適の角度になるように位置合わせした後に、鏡連結体３０に連結された金属線３を２つの圧接点１２で基板５ａに圧着することによって、複数の鏡１ａに形成されている反射面２が、それぞれの対応する光伝送路６および光素子に対して、同時に位置合わせされる。したがって、本実施例による製造方法は、反射面２の位置合わせコストが、個々の鏡の反射面を光伝送路および光素子に対して位置合わせする場合のコストを鏡１ａの個数で割ったコストに低減するという効果を有する。
【００３１】
次に、外壁部７ａに搭載されていた調整用光素子を、光モジュールで実際に用いる光素子に置き換える。
【００３２】
次いで、図５に示すように、外壁部７ａで覆われた空間に、光伝送路６のコア６Ａと同じ屈折率を有する透明接着材あるいは透明ゲルからなる透明充填剤を注入して、鏡連結体３０を埋め込む透明充填部１３ａを形成する。これによって、図１に示す光モジュールが複数個連結された光モジュール母体５０が作製される。透明充填剤の材料としては、具体的には、シリコーングリースやシリコーンオイルなどの屈折率整合剤、熱硬化性樹脂、紫外線硬化性樹脂などを用いることができる。熱硬化性樹脂や紫外線硬化性樹脂を用いた場合には、当然ながら、それらは、注入後、それぞれ、熱硬化、紫外線硬化される。鏡連結体３０を透明充填部１３ａに埋め込まない状態では、例えば、鏡連結体３０を挟む偶力が基板５ａにパルス的に働いた場合を想定すると、その偶力が切れたときに、鏡連結体３０が、金属線３を軸として回転し、その回転が金属線３にねじれを生じさせ、そのねじれの復元運動によって逆回転が生じ、といった具合に、鏡連結体３０が振動する。このような回転変位や振動は、金属線３全体にねじれ応力を与え、また、圧接点１２や、金属線３の鏡連結体３０への圧着点に不要な応力を印加することになり、望ましくない。鏡連結体３０を透明充填部１３ａに埋め込むことは、このような回転変位や振動を防止するという効果を持つ。
【００３３】
次に、このように鏡連結体３０を透明充填部１３ａに埋め込んだ状態の光モジュール母体５０を各鏡１ａ毎に分割することによって、本実施例の製造方法を完了する。これによって、図１に示す光モジュールが得られる。鏡１は、透明充填部１３内に埋め込まれて、固定されている。
【００３４】
上述の説明においては、光モジュールの鏡が、図２（ａ）に示すような鏡連結体３０を透明充填部内に埋め込んで固定して光モジュール母体を作製してから、各鏡１ａ毎に切断することによって形成された。その代替例として、光モジュールの鏡は、図６（ａ）に示すように、複数の鏡１を金属線３’で連結して鏡連結体３１とし、これを透明充填部内に埋め込んで固定して光モジュール母体を作製してから、各鏡１毎に切断することによって形成されてもよい。この場合には、鏡１として、シリコン板、ガラス板、あるいは、ポリイミド樹脂や液晶ポリマなどの高耐熱性樹脂板を用いることもできる。鏡１がガラス板あるいは樹脂板である場合には、それらに、それらを塑性変形させ得る温度に昇温した凸面形状の表面を持つ圧子１９を押し当てて凹面を形成した後、その凹面にアルミニウムあるいは金などの金属膜を蒸着して反射面２を形成する。鏡の材料としてシリコン板を用いる場合には、厚さ５０μｍ程度のシリコン基板の少なくとも１面に、例えばめっき法などによって、１面について２５μｍ程度の金やアルミニウム等の展性の高い金属の薄膜を形成した後、この金属薄膜に凸面形状の表面をした圧子を押し込んで、凹面形状の反射面２を形成する。硬いシリコン基板が、鏡１の反りを防ぎ、また、圧子をシリコン基板で停止させることによって、反射面２の寸法を精度よく形成することができる。図６（ｂ）は、図６（ａ）に示す、金属線３’によって連結された複数の鏡１の最も外側の鏡に、さらに、図２（ｃ）の場合と同様に、金属線３を連結した後、この金属線３を補助板４に熱圧着した状態を示している。以後、上述と同様の工程を用いて、個々の光モジュールが作製される。光モジュール母体を各鏡１毎に切断する際には、隣接し合う２つの鏡１を連結している金属線３’が切断される。
【００３５】
ここで、図４（ｂ）の状態を考える。図４（ｂ）の状態では、静止状態において、鏡連結体３０が、自重によって、重力のない場合に比して、金属線３を軸として、ある角度だけ回転している。即ち、金属線３が、基板５ａへの圧接点１２と鏡連結体３０への圧着点との間で、その回転角度だけねじれている。鏡連結体３０の幅Ｗ、厚さｔ、長さＬを図１に示す通りに定義し、その密度をρとし、金属線３の直径をＲとし、金属線３の鏡連結体３０への圧着点から圧接点１２までの長さをｄとし、鏡連結体３０と基板５ａの主面とのなす角度をθとすると、この回転角度φ（度）は、軸のねじりに関する弾性力学においてよく知られているように、以下の式で計算できる。
【００３６】
φ＝（１４４０／π２）ρｇｄＬｔＷ２・ｃｏｓθ／（ＧＲ４） （１）
ここで、ｇは、重力の加速度９．８ｍ／sec２であり、Ｇは、金属線３のずれ弾性率である。式（１）において、図２に示す鏡連結体３０の連結部１ｂは、鏡１ａに比して、その寸法がはるかに小さく、無視できるとしている。式（１）から、以下の式が得られる。
【００３７】
（ｄ／Ｒ）（Ｌ／Ｒ）（Ｗ／Ｒ）２＝π２φＧ／（１４４０ρｇｔ・ｃｏｓθ） （２）
この状態で、外壁部７ａで覆われた空間を透明充填剤で充填すると、透明充填剤が鏡連結体３０に浮力を与えるために、φが変化する。このφの変化が大きいと、反射面２が最適位置からずれてしまう。したがって、このφの変化には、許容上限がある。
【００３８】
φの変化を小さくするためには、φ自体を小さくすればよい。例えば、φ＜０．５度とする。鏡連結体３０も、金属線３も金であれば、ρ＝１．９×１０４ｋｇ／ｍ３、Ｇ＝２．７×１０１０Ｎ／ｍ２である。θを４５度とすると、φ＜０．５度の場合には、式（２）から以下の不等式が得られる。
【００３９】
（ｄ／Ｒ）（Ｌ／Ｒ）（Ｗ／Ｒ）２＜７００／ｔ （３）
ここで、ｔの単位は、ｍである。式（３）から金属線３の直径Ｒが１８μｍ以上、即ち、Ｒ＞１８μｍである場合には、ｄ＜２００μｍ、ｔ＜１００μｍ、Ｗ＜１ｍｍ、Ｌ＜３．６ｍｍであれば、式（３）の条件が満たされる。逆に言えば、Ｒ、ｄ、ｔ、Ｗ、Ｌが、以上の範囲にあれば、金属線３のねじれ角度φが０．５度以下であり、透明充填剤の充填後における鏡連結体３０の回転角度の変化も０．５度以下と小さくなり、個別に分割した光モジュールの間において、光路変動の幅が小さくなる。
【００４０】
一方、鏡連結体３０がアルミニウム板で、金属線３がアルミニウム線の場合には、ρ＝２．７×１０３ｋｇ／ｍ３、Ｇ＝２．６×１０１０Ｎ／ｍ２であり、上述と同じく、φ＜０．５度の場合には、式（２）から以下の不等式が得られる。
【００４１】
（ｄ／Ｒ）（Ｌ／Ｒ）（Ｗ／Ｒ）２＜４８００／ｔ （３）
Ｒ＞１８μｍである場合には、ｄ＜４００μｍ、ｔ＜１００μｍ、Ｗ＜１ｍｍ、Ｌ＜１２ｍｍ、あるいは、ｄ＜１ｍｍ、ｔ＜１００μｍ、Ｗ＜１ｍｍ、Ｌ＜５．０ｍｍで、式（３）の条件が満たされる。
【００４２】
さらに、図６（ａ）に示すような、金属線３’によって連結されたシリコン板よりなる複数の鏡１の最も外側の鏡に１端を固定された２本の金属線３が、上述と同様の工程によって、他端を基板に固定されている場合を考える。金属線３と３’とが、同じ直径Ｒを持つアルミニウムあるいは金で、金属線３と３’とを合わせた全長を２ｄ’とする。各鏡１の、金属線３’によって連結されて鏡１の並ぶ方向の寸法をＬ’、反射面２の形成されている平面内にあって鏡１の並ぶ方向に直交する方向の寸法をＷ’、それらに直交する方向の寸法をｔ’とすると、φ＜０．５度の場合には、中央の鏡の、重力のない場合の位置からの回転角度は、以下のようになる。
【００４３】
（ｄ’／Ｒ）（ＮＬ’／Ｒ）（Ｗ’／Ｒ）２＜５４００／ｔ （４）
ここで、Ｎは、金属線３’によって連結される鏡１の個数である。Ｒ＞２５μｍである場合には、ｄ’＜１００ｍｍ、ｔ’＜１００μｍ、Ｗ’＜０．２ｍｍ、Ｌ’＜０．２ｍｍ、Ｎ＜２６で、式（４）の条件が満たされる。即ち、基板５ａに１端を固定された２本の金属線３の間に、金属線３’によって連結された２６枚のシリコン板よりなる鏡群の、重力の存在しない場合の位置からの回転角度が、０．５度以下に抑えられる。したがって、透明充填剤の充填後における鏡群の回転角度の変化も０．５度以下と少なくなる。したがって、全長２００ｍｍの間に金属線３’によって連結された２６枚の鏡群を２本の金属線３によって基板上に固定して、熱硬化性あるいは紫外線硬化性の透明充填剤で鏡群を包み、透明充填剤が硬化した後に，基板、外壁部、透明充填部、金属線３’を鏡１毎に切断することによって、鏡１を１枚ずつ有する個片に分割された光モジュールの製造が可能である。鏡１としては、シリコン板のほかに、シリコン板と同様に比重の小さいアルミニウム板あるいは液晶ポリマなどを主成分とする高分子板などを用いることができる。
【００４４】
なお、１個の鏡の幅、長さ、および、厚さ、および、金属線の直径などに下限はないが、扱い易さの点から、１個の鏡の幅および長さは、０．１ｍｍ以上、厚さは、０．０１ｍｍ以上、金属線の直径は、０．０１ｍｍ以上であることが望ましい。
【００４５】
以上説明したように、本実施例に係る光モジュールの製造方法においては、平面の台上に薄板状の鏡連結体を載置して、その鏡連結体中に連結されている複数の鏡の表面に垂直に圧子を押し当てて反射面を形成できるものであるから、再現性高く、かつ、低コストで複数の鏡に同時に反射面を形成することが可能である。
【００４６】
また、本実施例に係る光モジュールの製造方法は、集積回路の電極の電気的接続を得るために用いられている直径５０μｍ以下のボンディングワイヤからなる金属線３を鏡連結体３０あるいは３１の機械的保持手段として用い、また、超音波熱圧着による高速加工を金属線３の基板５ａへの固定手段として用いて、反射面２を有する複数の鏡１ａあるいは鏡１を、その反射面２の中心軸が基板５ａに対して１３５度の角度をなすように固定するものであるから、光モジュールの製造コストを低減し、また、生産速度を向上させるという効果を有する。また、本実施例に係る光モジュールの製造方法は、上の構成をとることによって、鏡連結体３０あるいは３１の金属線３を軸とする、自重による回転を小さくできるという効果を有する。
【００４７】
さらに、本実施例に係る光モジュールの製造方法は、上の状態で、鏡連結体３０あるいは３１を熱硬化性樹脂あるいは紫外線硬化硬化樹脂などの透明充填剤内に埋め込んだ後に、これらの透明充填剤を硬化させるものであるから、透明充填剤の硬化収縮の歪が鏡１ａあるいは鏡１の両主面に均等に分散され、これによって、鏡１ａあるいは鏡１の位置ずれが少ないという効果を有する。さらに、本実施例に係る光モジュールの製造方法は、上述のように、鏡連結体３０あるいは３１の金属線３を軸とする、自重による回転が小さいものであるから、透明充填剤の浮力による鏡連結体３０あるいは３１の基板５ａに対する角度変化を小さくできるという効果を有する。
【００４８】
上述の説明においては、光伝送路６として光ファイバが用いられたが、光伝送路は、基板５ａの面に平行に形成された光導波路であってもよい。
【００４９】
また、光伝送路、鏡連結体、光素子の位置合わせの工程において、光素子として、最終的に光モジュールに搭載される光素子が最適の位置に位置するように調整するための調整用光素子を用いたが、調整用光素子ではなく、実際に光モジュールに搭載される光素子を用いてもよい。図７は、光伝送路、鏡連結体、光素子の位置合わせの際の光素子として、実際に光モジュールに搭載される光ファイバを用いた場合の工程の断面図である。図７において、図５の部分と同等の部分には同一の参照符号を付し重複する説明を適宜省略する。光素子９には、それに入射する光の強度を測定する測定装置が接続されている。この測定装置で測定される光の強度が最大になるように、鏡連結体３０の位置、および、その反射面の中心軸の基板５ａに対する角度が定められる。その後、光素子９は、他の光素子に取り換えられることなく、そのまま、光モジュールに搭載される。光素子９は、光ファイバではなく、例えばフォトダイオードのような受光素子であってもよい。その場合には、受光素子に流れる電流が最大になるように、鏡連結体３０の基板５ａに対する角度が定められる。また、光伝送路６あるいは光ファイバからなる光素子９に換えて、端面発光型半導体レーザのような発光素子などが用いられてもよい。
【００５０】
図８（ａ）は、図２（ｂ）のＡ−Ａ線に沿う断面図である。金属線３は、反射面２の形成されている鏡１ａの主面に圧着されている。しかしながら、図８（ｂ）に示すように、金属線３は、反射面２の形成されていない鏡１ａの主面に圧着されてもよい。
【００５１】
図９（ａ）は、図６（ａ）のＢ−Ｂ線に沿う断面図である。凹面をなす反射面２側から鏡１に入射した光１１が、反射面２によって反射される構造になっている。鏡１が、透明なポリイミド樹脂や液晶ポリマなどの高耐熱性樹脂板、ガラス板、使用波長で透明なシリコン板である場合には、図９（ｂ）に示すように、１主面が凸面をなすように形成された、それらの板の凸面側の主面にのみ、アルミニウムあるいは金などの金属膜を蒸着して反射面２を形成し、反射面２と反対側の鏡１の主面から入射して鏡１の内部を透過してきた光１１が、反射面２の内面によって反射される構造にしてもよい。
【００５２】
また、上述の工程において、補助板４を軟磁性体として、電磁石よりなる保持具８で吸着したが、補助板４を保持する手段は、電磁石に限らず、補助板４を保持固定して、鏡連結体３０を、金属線３を軸として回転できるものであれば、いずれも用いられ得る。例えば、真空吸引で補助板４を保持することも可能である。この場合には、補助板４には、金属線３の１端を固定できる、表面が平らな板であれば、いずれも用いられ得る。さらに、補助板４は、保持具８の一部として、金属線３を挟み込む２枚の平行平板で構成することもできる。
【実施例２】
【００５３】
図１０は、本発明の実施例２に係る光モジュールの製造に用いる鏡連結体の斜視図である。図１０に示す鏡連結体３２が、図２（ａ）に示す鏡連結体３０と異なる点は、図２（ａ）に示す鏡１ａと連結部１ｂとからなる鏡連結体３０に、さらに、金属線部３ａおよび補助板部４ａが連結されているという点である。即ち、図１０に示す鏡連結体３２においては、図２（ｃ）に示す鏡連結体３０と金属線３と補助板４とが一体に形成されている。鏡連結体３２は、厚さ５０〜１８μｍ程度の金、銀、銅、あるいは、アルミニムの金属板である。金属線部３ａの幅は、その厚さとほぼ同寸法であり、したがって、金属線部３ａの断面は、おおよそ、正方形に形成されている。本実施例における光モジュールの製造工程は、実施例１における製造工程と同様である。
【００５４】
本実施例の製造方法は、鏡１ａ、連結部１ｂ、金属線部３ａ、および、補助板部４ａが一体に連結された鏡連結体３２を用いるものであるから、製造時間を短縮し、製造コストを低減できるという効果を有する。また、本実施例の製造方法においては、金属線部３ａが、正方形断面の金属線であるから、円形断面の金属線の場合に比して、金属線部３ａのねじれφが小さくなるという効果を有する。
【実施例３】
【００５５】
図１１（ａ）は、本発明の実施例３に係る光モジュールの平面図であり、図１１（ｂ）は、図１１（ａ）のＣ−Ｃ線に沿う断面図である。図１１において、図１の部分と同等の部分には同一の参照符号を付し重複する説明を適宜省略する。図１１に示す光モジュールが、図１に示す光モジュールと異なる点は、光素子９が、外壁部７の上に搭載されているのではなく、基板５のくぼみ領域に搭載されているという点と、金属線３が、基板５に圧着されているのではなく、光素子９の電極１４に圧着されて、圧接点１２が光素子９の電極１４の上に形成されているという点と、光素子９の電極１４が、ボンディングワイヤ１５を介して基板５上に形成されている電極パッド４０に電気的に接続されているという点である。外部から光伝送路６に入射された光は、透明充填部１３に出射した後、鏡１によって下方に反射されて、基板５の主面にほぼ垂直に進み、光素子９の受光／発光部１０に入射する。
【００５６】
図１２（ａ）は、図１１に示す光モジュールの製造の一工程における平面図であり、図１１（ｂ）は、図１１（ａ）のＤ−Ｄ線に沿う断面図である。基板５は、図示しない加熱台の上に載置されている。図１１と図１２とにおいて、同等の部分には同一の参照符号を付している。
【００５７】
まず、中央部に凹み領域を有する基板５の凹み領域の内部に、基板５の主面に直交する方向に受光または発光する受光／発光部１０を持つ光素子９を搭載する。凹み領域の紙面右側の基板５の主面上に、電極パッド４０が形成されている。基板５を載せている加熱台を２２０℃に昇温した状態で、光素子９の電極１４に、１端を電極パッド４０に電気的に接続された金線からなるボンディングワイヤ１５の他端を超音波熱圧着する。これによって、電極パッド４０を介して、光素子９を流れる電流を測定する、あるいは、光素子９に必要な駆動電圧を供給することが可能になる。次に、凹み領域の紙面左側の基板５の主面上に、光伝送路６を、その光軸が主面と平行になるように配置する。光伝送路６は、光ファイバであっても光導波路であってもよい。光伝送路６のコア６Ａが、光素子９の受光／発光部１０よりも高くなるように、基板５の凹み領域が形成されている。
【００５８】
次いで、実施例１の図（ａ）〜（ｃ）に示す工程と同様の工程を用いて、鏡１と補助板４とを金属線３で連結する。ただし、本実施例においては、鏡１は単一の鏡である。続いて、図３に示す保持具８と同様の保持具を用いて補助板４を保持し、鏡１の反射面２が光素子９の受光／発光部１０に対向しながら、反射面２の中心軸が基板の主面からほぼ４５度になるように、金属線３で連結された鏡１と補助板４とを配置した後、鏡１の基板の主面に対する角度を調整して、外部から光伝送路６のコア６Ａに入射して、その端開口６Ｃから出射した光が、鏡１によって基板の主面にほぼ垂直に進むように反射されて、光伝送路６と光素子９との光結合が最大になるようにする。この際、金属線３の、鏡１に連結されている近傍の部分は、光素子９の電極１４上に載るようにする。
【００５９】
次に、加熱台を２２０℃に昇温した状態で、金属線３を光素子９の電極１４に超音波熱圧着し、圧接点１２で金属線３を切断する。次いで、金属線３および光伝送路６が貫通する隙間が形成されている外壁部７を鏡１および光素子９を囲んで基板５上に配置する。そして、外壁部７で囲われた領域に透明充填剤を注入して鏡１を透明充填剤に埋め込んだ後、透明充填剤を硬化させて透明充填部１３を形成して、本実施例の製造方法を完了し、図１１に示す光モジュールが得られる。
【００６０】
本実施例の製造方法は、外壁部７に光素子９を実装しないものであるから、外壁部７の材料に、エポキシ樹脂あるいはＰＭＭＡ樹脂など耐熱性の低い有機樹脂を用いることができ、製造コストを低減できるという効果を有する。
【００６１】
なお、上述の説明においては、単一の鏡を用いたが、図２、６、１０に示す鏡連結体を用いれば、実施例１の場合と同様に、製造コストをさらに低減し、また、生産速度を向上させるという効果が得られる。
【実施例４】
【００６２】
図１３（ａ）は、本発明の実施例４に係る光モジュールの平面図であり、図１３（ｂ）は、図１３（ａ）のＥ−Ｅ線に沿う断面図である。図１３において、図１１の部分と同等の部分には同一の参照符号を付し重複する説明を適宜省略する。図１３に示す光モジュールが、図１１に示す光モジュールと異なる点は、金属線３の圧接点１２が、光素子９の電極１４の上に形成されているのではなく、下板１７の上に形成されており、下板１７が光素子９の上面に固定されているという点である。
【００６３】
図１４は、反射面２を有する鏡１に、金属線３が熱圧着され、金属線３の両端が、それぞれ１枚の下板１７に熱圧着されて、下板１７上に圧接点１２が形成されている鏡体２０の斜視図である。
【００６４】
以下、図１５、１６を用いて、図１４に示す鏡体２０の製造方法を説明する。
【００６５】
まず、図１５（ａ）に示すように、高さの異なる２つの領域を持ち、高さの低い領域に、紙面奥行き方向に均一な厚さを持つ突起部が形成された加工台１６を用意する。突起部の、高さの高い領域に対向する斜面１８は、加工台１６の主面から１３５度をなすように形成されている。突起部を挟んで紙面奥行き方向に並ぶように、２枚の下板１７を配置する。加工台１６の高さの高い領域の主面上には、１辺が斜面１８に対向するように、鏡１が配置される。ここで、突起部の紙面奥行き方向の寸法は、鏡１の紙面奥行き方向の寸法よりも小さく形成されている。また、加工台１６の２つの領域の高さの違いは、高さの低い領域に配置された下板１７の上面が、高さの高い領域の上面とほぼ同じ高さになるようなものである。鏡１は、金板あるいはアルミニウム板などである。また、鏡１の表面には、この時点では、凹面の反射面は形成されていない。下板１７は、金、銅、アルミニウム、ニッケル、鉄などの金属薄板、あるいはシリコン基板、あるいはそれらの薄板ないし基板に金めっきして、金線からなる金属線３を熱圧着できるようにした板などを用いる。
【００６６】
次に、図１５（ｂ）に示すように、加工台１６上の鏡１の上面に、斜面１８に対向する辺に沿うように位置合わせされた、金線あるいはアルミニウム線などの金属線３を、圧子１９を用いて熱圧着する。金属線３の鏡１の上面への位置合わせは、例えば、紙面奥行き方向に鏡１を挟んで置かれた２枚の、図２に示す補助板４と同様の補助板に金属線３の両端をワイヤボンディングして、この補助板を移動させることによってなすことができる。あるいは、この位置合わせは、金属線３を薄い保持フィルムに仮止めして、保持フィルムを鏡１の上面に貼りつけることによってなすこともできる。この場合には、圧子１９が保持フィルムを突き破って金属線３を鏡１に熱圧着させるようにすることができる。
【００６７】
次に、図１５（ｃ）に示すように、加工台１６の上方で、金属線３の位置を基準にして、凸面の下端部（鏡１に形成する反射面の型）を有する圧子３９の位置合わせを行った後、鏡１および／または圧子３９の凸面の下端部を約３７０℃に加熱して、圧子３９の凸面の下端部を鏡１に押し当てる。これによって、図１６（ａ）に示すように、鏡１の金属線３が熱圧着されている面に、深さが２μｍから３０μｍで直径が３０μｍから５００μｍの凹面の反射面２が形成される。鏡１には、金板あるいはアルミニウム板などの金属板のほかに、２２０℃以上の耐熱性のある液晶ポリマやポリアミドイミドなどの熱可塑性樹脂の表面にアルミニウムあるいは金などの金属膜を蒸着したものを用いることができる。液晶ポリマを用いた場合には、鏡１および／または圧子３９の凸面の下端部の温度を３００〜４００℃にする。
【００６８】
次に、図１６（ｂ）に示すように、鏡１の、金属線３が熱圧着された領域が、２枚の下板１７の上に載るように、鏡１を移動させる。
【００６９】
次いで、図１６（ｃ）に示すように、鏡１を，金属線３を軸として１３５度回転させて、斜面１８に沿うようにし、続いて、加工台１６を２２０℃に昇温した後、圧子１９を用いて金属線３を下板１７に押し付け、金属線３を下板１７に超音波熱圧着して圧接点１２を形成する。反射面２の中心軸と下板１７との間の角度は、４５度である。鏡１と斜面１８との間に金属線３が挟まるために、鏡１と斜面１８との間に隙間ができるが、金属線３の直径が５０μｍ以下と小さいため、反射面２の中心軸と下板１７との間の角度の誤差は無視できる。あるいは、必要であれば、その誤差分をあらかじめ見込んで、斜面１８の、加工台１６の主面に対する角度を設定すればよい。次に、金属線３の下板１７への圧接点１２の位置で金属線３を切り取ることによって、図１４に示す鏡体２０が形成される。
【００７０】
微小寸法の鏡体２０の以降の取扱いを容易にするために、鏡体２０の２枚の下板１７の上面に、それらの２枚の下板１７をつなぐように、ポリイミドフィルムあるいはポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）フィルムなどの樹脂フィルム、あるいは粘着剤付きのアルムニウム薄膜テープなどの保持テープを粘着させる。いずれにおいても、それらの保持テープは、わずかの力を加えることによってはがれる程度の粘着力しか持っていない。ここで、保持テープの上方に突出する鏡１を保護するため、この保持テープには鏡１の高さ以上のスペーサを設置し、この保持テープをリールに巻き付ける。このリールを移動させることによって、鏡体２０を所望の位置に移動させることができる。
【００７１】
次に、まだ基板に実装されていない光素子に鏡体２０の保持テープを粘着させて、鏡体２０の光素子上の位置決めを行う。この状態で、粘着剤を用いて、あるいは、熱圧着によて、鏡体２０の下板１７を光素子９に固定する。この状態で、リールに巻き付けられた保持テープを保持手段として、図１７に示すように、鏡体２０を固定された光素子９を基板５に実装した後、光素子９の電極１４に、１端を電極パッド４０に電気的に接続されたボンディングワイヤ１５の他端を超音波熱圧着する。
【００７２】
あるいは、その代替例として、基板５上に実装され、ボンディングワイヤ１５によって電極パッド４０に電気的に接続されている光素子９の上方に保持テープで鏡体２０を保持しながら、鏡体２０を光素子９に位置合わせした後、鏡体２０の下板１７を光素子９あるいは基板５に固定する。鏡体２０の固定は、上述のように粘着剤による粘着あるいは熱圧着であってもよいし、あるいは、下板１７を軟磁性体とし、基板５の下側から電磁石で下板１７を引き付ける等の手段で行ってもよい。
【００７３】
次に、鏡体２０の下板１７から保持テープを取り外す。
【００７４】
次いで、外壁部７を、基板５のくぼみ領域を囲むように設置し、外壁部７で囲われた領域に透明充填剤を注入して鏡１を透明充填剤に埋め込んだ後、透明充填剤を硬化させて透明充填部を形成して、図１３に示す本実施例に係る光モジュールの製造工程を完了する。
【００７５】
本実施例の製造方法は、鏡１の基板５あるいは光素子９への装着に先立って、金属線３の熱圧着に要する高温工程を、鏡１、金属線３、下板１７よりなる鏡体２０を加工台１６上で製造する工程中に行うものであるから、光伝送路６及び基板５が、熱圧着に伴って加熱されるということがないため、光伝送路６及び基板５に耐熱性を要しない材料を用いることができるという効果を有し、また、光素子９の劣化を少なくすることも可能である。
【００７６】
なお、上述の説明においては、加工台１６に形成された突起部の斜面１８に鏡１を沿わせて、鏡１と下板１７との間に所定の角度を形成したが、この突起部は必ずしも必要ではなく、図３に示す実施例１の製造工程と同様の工程を用いて、鏡１と下板１７との間に所定の角度を形成してもよい。
【００７７】
さらに、下板１７の基板５あるいは光素子９への実装は、下板１７の下面に形成しておいた厚さ１μｍ程度の錫銀はんだの薄層を用いて行ってもよいし、あるいは、下板１７に貫通孔を形成しておき、実装の際に、貫通孔にはんだを流し込んで行ってもよい。
【００７８】
さらに、反射面２が、下板１７に対して４５度斜め上向きになるように、鏡体２０を作製し、この鏡体２０を基板５に実装した後、図１（ａ）に示すような外壁部で鏡体２０を囲み、外壁部の上面に光素子を搭載するようにしてもよい。
【００７９】
さらに、上述の説明においては、単一の鏡を用いたが、図２、６、１０に示す鏡連結体を用いることも可能である。この場合には、複数の鏡１あるいは鏡１ａのそれぞれに、加工台１６の主面上で、金属線３あるいは金属線部３ａを基準に位置合わせして圧子３９を押し当てることによって、深さおよび直径がそろった凹面の反射面２を、金属線３に対する高い位置精度をもって形成することができる。また、金属線３の両端が下板１７に圧接点１２で連結され、その下板１７が光素子９あるいは基板５に固定されるため、金属線３の高さが、光素子９あるいは基板５の上面に精度良く位置合わせされる。そのため、この金属線３の位置を基準に形成された複数の反射面２の、光素子９あるいは基板５上の高さも揃い、光モジュールを再現性良く製造することができる。
【００８０】
鏡１に、透明なポリイミド樹脂や液晶ポリマなどの高耐熱性樹脂板、ガラス板などを用いた場合には、一方の主面にのみ金属膜を形成しておき、この金属膜を形成した主面に、先端部が凹面をした圧子を押し当てて、鏡１の主面から外側に向かって凸面をなす反射面２を形成してもよい。この場合には、完成された光モジュールにおいて、反射面２と反対側の鏡１の主面から入射して鏡１の内部を透過してきた光１１が、反射面２の内面によって反射される。また、鏡１として、１主面に塑性変形可能な透明な高耐熱性樹脂板が貼り合わされ、この高耐熱性樹脂板上に金属膜が形成されている、使用波長に透明なシリコン基板を用いることもできる。これらの場合にも、単一の鏡ではなく、図２、６、１０に示す鏡連結体を用いることが可能である。
【実施例５】
【００８１】
図１８は、本発明の実施例５に係る光モジュールの断面図である。図１８において、図１（ａ）の部分と同等の部分には同一の参照符号を付し重複する説明を適宜省略する。図１８に示す光モジュールが、図１（ａ）に示す光モジュールと異なる点は、基板５が、使用波長に対して透明な材料でできており、その基板５の下面に光素子９が配置されており、光伝送路６から透明充填部１３に出射した光が、鏡１の反射面２によって基板５方向に反射されて、光素子９の受光／発光部１０に入射するという点である。
【００８２】
図１８に示す光モジュールの製造工程は、以下の通りである。先ず、基板５の下面の銅パターン４１に、光素子９を、その受光／発光部１０が基板５に向くように、金錫はんだのバンプ（図示せず）を用いて２８０℃ではんだ付けする。以後、図２〜４に示す第１の実施例と同様の製造工程を経て（ただし、反射面の中心軸は、反射面が基板に対向するように、基板に対して４５度に配置される）、外壁部７の内部に透明充填部１３を形成した後、実施例１と同様に各個別の光モジュールに分割して、本実施例の製造工程を終了する。以上の工程において、調整用光素子は用いられない。なお、上述の工程において、実施例３または実施例４に記述した、単一の鏡毎、および／または、鏡体を形成する手法が用いられてもよい。
【００８３】
さらに、光素子９は、鏡連結体、鏡、あるいは、鏡体が基板表面に実装された後に、光伝送路６から出射されて、それらによって反射された光が最大に検出される基板裏面の位置に実装されてもよい。また、基板５の光束１１が透過する部分に貫通孔を形成するようにすれば、基板５には、使用波長に対して透明でない材料も用いることができる。貫通孔には透明充填剤が充填され、硬化される。
【００８４】
図１９（ａ）〜（ｃ）は、本実施例の別の光モジュールを示している。図１９（ａ）では、光素子９が、そのチップ裏面で受光／発光する光素子であり、チップの表面からボンディングワイヤ１５を介して光素子９の電極１４と基板５上の電極４２とが電気的に接続されている。図１９（ｂ）では、光素子９が、集光レンズを有する光素子であり、鏡１の反射面２によって平行光として反射された光がその集光レンズによって集光されて、受光／発光部１０に導かれる。図１９（ｃ）では、光素子９が、コア９Ａ、クラッド９Ｂを有する光ファイバであり、受光／発光部１０は、コア９Ａの端開口である。
【００８５】
本実施例の光モジュールは、光素子９と鏡１とを、基板５の互いに反対側に設置するものであるから、光素子９が、鏡１を埋め込んでいる透明充填部１３の外部に置かれ、それによって、後に光素子９を着脱あるいは変更することが可能となり、実装の自由度が向上するという効果を有する。
【実施例６】
【００８６】
図２０は、本発明の実施例６に係る光モジュールの断面図である。図２０において、図１８の部分と同等の部分には同一の参照符号を付し重複する説明を適宜省略する。図２０に示す光モジュールが、図１８に示す光モジュールと異なる点は、基板５の下面に、基板５の上面に形成されている構造と同様の構造が形成されているという点である。
【００８７】
図２０に示す光モジュールの製造工程は、以下の通りである。基板５の下面に光素子を配置せずに、先ず、図１８の光モジュールの基板５の上面に形成されている構造と同様の構造を、実施例５の場合と同様の製造工程を用いて、基板５の上面に形成する。ただし、この時点では、まだ透明充填部は形成されない。次に、同様の製造工程を用いて、基板５の下面に、基板５の上面に形成された構造と同様の構造を、両構造の鏡の反射面同士が対向し合うように、形成する。このとき、両構造の光伝送路６同士の光結合が最大になるように、基板５の下面に配置された鏡連結体、鏡、あるいは、鏡体の位置、および、基板あるいは下板に対する角度が調整される。両構造の光伝送路６同士の光結合が最大になった状態で、基板５の下面に配置された鏡連結体、鏡、あるいは、鏡体が基板５の下面に固定され、続いて、両構造に透明充填部が形成される。鏡連結体が用いられた場合には、最後に、各光モジュールへの分割が行われる。
【００８８】
本実施例の光モジュールは、２枚の鏡１の反射面２で、それぞれ、光路を直角に変更するものであるから、１つの光路を、それに平行な別の光路に変更することができ、それによって、複数の光伝送路を、空間的に交差しないように配置することが可能であり、従来の平面内に複数の光伝送路を形成した場合の光伝送路の交差部における光損失を避けることができる。なお、図２０において、基板５の上下の光伝送路６の光軸が平行であるが、基板５の上下の光伝送路６の光軸は、基板５の主面に直交する方向から見て交差するように構成されてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００８９】
【図１】本発明の実施の形態に係る光モジュールの断面図〔（ａ）〕と鏡の斜視図〔（ｂ）〕。
【図２】本発明の実施例１の製造方法を説明するための工程順の斜視図の一部。
【図３】本発明の実施例１の製造方法を説明するための、図２の工程に続く工程での工程順の斜視図。
【図４】本発明の実施例１の製造方法を説明するための、図３の工程に続く工程での工程順の斜視図。
【図５】本発明の実施例１の製造方法を説明するための、図４の工程に続く工程での断面図。
【図６】本発明の実施例１の別の製造方法を説明するための工程順の斜視図。
【図７】本発明の実施例１のさらに別の製造方法を説明するための一工程の斜視図。
【図８】図２（ｂ）のＡ−Ａ線に沿う断面図。
【図９】図６（ｂ）のＢ−Ｂ線に沿う断面図。
【図１０】本発明の実施例２に係る光モジュールの製造に用いる鏡連結体の斜視図。
【図１１】本発明の実施例３に係る光モジュールの平面図〔（ａ）〕とＣ−Ｃ線に沿う断面図〔（ｂ）〕。
【図１２】本発明の実施例３に係る光モジュールの製造の一工程における平面図〔（ａ）〕とＤ−Ｄ線に沿う断面図〔（ｂ）〕。
【図１３】本発明の実施例４に係る光モジュールの平面図〔（ａ）〕とＥ−Ｅ線に沿う断面図〔（ｂ）〕。
【図１４】図１３の光モジュールに用いる鏡体の斜視図。
【図１５】図１４の鏡体の製造方法を説明するための、工程順の正面図の一部。
【図１６】図１４の鏡体の製造方法を説明するための、図１５の工程に続く工程での工程順の斜視図。
【図１７】本発明の実施例４に係る光モジュールの製造の一工程における平面図。
【図１８】本発明の実施例５に係る光モジュールの断面図。
【図１９】本発明の実施例５に係る別の光モジュールの断面図。
【図２０】本発明の実施例６に係る光モジュールの断面図。
【図２１】従来の光モジュールの正面図。
【符号の説明】
【００９０】
１、１ａ 鏡
１ｂ 連結部
２ 反射面
３、３’ 金属線
３ａ 金属線部
４ 補助板
４ａ 補助板部
５、５ａ 基板
６ 光伝送路
６Ａ、９Ａ コア
６Ｂ、９Ｂ クラッド
６Ｃ 端開口
７、７ａ 外壁部
８ 保持具
９ 光素子
１０ 受光／発光部
１１ 光
１２ 圧接部
１３、１３ａ 透明充填部
１４、４２ 電極
１５ ボンディングワイヤ
１６ 加工台
１７ 下板
１８ 斜面
１９、３９ 圧子
２０ 鏡体
３０、３１、３２ 鏡連結体
４０ 電極パッド
４１ 銅パターン
５０ 光モジュール母体
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光出射口を持つ第１の光部品と光入射口を持つ第２の光部品との間で、反射面が基板に実質的に４５度または１３５度をなすように固定された鏡によって光路の９０度変換が行われる光モジュールおよびその製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
光素子と光伝送路との光結合において、例えば、光伝送路にシングルモード光導波路を用いた場合には、光素子と光伝送路との光軸の位置合わせのマージンとして、１μｍ以下が必要とされている。光素子の実装コストを低減するためには、この位置合わせのマージンを大きくすることが必要である。その１つの実現方法として、光素子と光伝送路との間の光路を平行光で形成することが考えられる。そのためには、光素子の発光部あるいは光伝送路の光出射口から広がり角を持って出射される光を平行光に変換するコリメート光学系が必要である。このようなコリメート光学系には、凹面鏡を用いる光学系、または、凸レンズを用いる光学系を使用することができる。
【０００３】
受光素子は、通常、その光軸が基板主面に直交するように配置される。面発光型の発光素子も、その光軸が基板主面に直交するように配置される。それに対して、光ファイバや光導波路などの光伝送路は、その光軸が基板主面に平行になるように配置される。したがって、これらが、１つの基板上に混在して形成される場合には、光路を直角に曲げる９０度変換が必要になる。このような場合には、コリメート光学系として凹面鏡を用いる光学系を使用した方が、光路の９０度変換も実現できて、コストダウンを図ることができるという点で有利である。
【０００４】
コリメート光学系として凹面鏡を用いた光モジュールの製造方法として、光導波路の形状の凸部を有する型に、凹面の反射面が形成された構造体を嵌め込み、この型内にＰＭＭＡ（ポリメチルメタクリレート）樹脂を注入した後、成型体を取り出して、この成型体の光導波路の形状に空所となっている部分にコアポリマを充填することによって、図２１に示すような、凹面の反射面１０２が形成された構造体１２１と光導波路よりなる光伝送路１０６とを一体に備えたＰＭＭＡ基板１０５を作製する方法が提案されている（例えば、特許文献１参照）。そして、光伝送路１０６と構造体１２１とが、ポリマシート１２２で覆われる。光伝送路１０６から出射された後、反射面１０２で反射されて、光軸がＰＭＭＡ基板１０５の主面に直交するように配置されたフォトダイオード１０９によって検出される光の強度が最大になる位置で、フォトダイオード１０９が、ポリマシート１２２に押し込まれて固定される。
【０００５】
【特許文献１】特開平１０−５４９２８号公報（第４−６頁、図１、５、７）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、上述の従来技術の光モジュールでは、構造体１２１が、フォトダイオード１０９の受光部の近傍から基板５までの間の広い空間を占有するため、構造体１２１の近傍にフォトダイオード１０９の電極を形成して、その電極と基板１０５とをワイヤボンディングで電気的に接続することが、構造体１２１によって妨げられて困難になるなど、フォトダイオード１０９の電極の位置と配線に制約が課せられるという欠点がある。
【０００７】
また、上述の従来技術の製造方法では、反射面が形成された構造体１２１を型に嵌め込んで、そのまま光モジュールに用いるので、この構造体１２１の嵌め込みに極端に小さなマージンが要求される。さらに、構造体１２１自体を型を用いて作製する場合には、その作製において、型に彫り込む構造体１２１の形状の基準面に対して、反射面１０２の形状の位置、深さ、直径などを精密に制御できる精密加工が必要となるため、型の製造コストが高価になる。さらに、１つの型で、上述の構造体１２１と光伝送路１０６とを一体に備えたＰＭＭＡ基板１０５を複数個作製するために、複数個の構造体１２１を連結して作製できる型を得ようとすると、複数個の構造体１２１の形状を、その相対位置も精密に制御して型に彫り込む必要があり、この場合の製造コストは、１個の構造体１２１を作製する型の製造コストの連結個数倍よりもずっと高価になる。
【０００８】
また、光伝送路１０６と反射面との位置合わせを正確にするためには、反射面１０２の形成されていない構造体１２１と光伝送路１０６とを一体に備えたＰＭＭＡ基板１０５を作製した後に、圧子を用いて反射面１０２を形成する方法が考えられる。反射面１０２が形成されるべき領域には、例えば、金薄膜等の金属薄膜を形成しておく。しかしながら、このような方法において、反射面１０２が形成されるべき斜面に垂直に圧子を押し当てて斜面に垂直に力が加わるようにすると、圧子の先端から、圧子と基板１０５の上面とが交差する位置までの距離が長くなる。圧子は、一般に、先端から遠ざかるほど太くなる形状をしているから、この距離が長くなると、圧子が基板１０５の側面に接触してしまうという問題が生じる。また、この距離を短くするために、圧子を、基板１０５の上面に垂直な方向から、構造体１２１の斜面に押し当てると、斜面の面方向に沿う望ましくない力の成分が生じ、これによって、形成される凹面の反射面１０２の形状が歪むという問題が発生する。
【０００９】
さらに、反射面１０２を形成した構造体１２１と光素子１０９及び基板１０５との間の空間に透明充填剤を充填した後、硬化させて、それらを互いに強固に固定することを試みると、透明充填剤が硬化する際の収縮によって生じる歪のため、構造体１２１の反射面１０２の位置がずれて、適正な光学系が崩れてしまうという問題がある。
【００１０】
本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであって、その目的は、鏡による光素子の電極配線に対する妨害が少なく、かつ、反射面の位置および形状の精度が高く、製造コストの低い光モジュールおよびその製造方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記目的を達成するため、本発明によれば、基板と、光出射口を持つ第１の光部品と、光入射口を持つ第２の光部品と、前記第１と第２との光部品の間に、反射面の中心軸が前記基板の主面に対して一定角度をなすように固定された鏡と、を有する光モジュールにおいて、前記鏡が、薄板であって、透明充填部に埋め込まれていることを特徴とする光モジュール、が提供される。
【００１２】
そして、好ましくは、前記一定角度が、実質的に４５度または１３５度である。
【００１３】
また、上記目的を達成するため、本発明によれば、基板と、光出射口を持つ第１の光部品と、光入射口を持つ第２の光部品と、前記第１と第２との光部品の間に、反射面の中心軸が前記基板に対して一定角度をなすように固定された鏡と、を有する光モジュールの製造方法であって、鏡、または、複数の鏡が連結された鏡連結体の２点に１端を固定された各１本の金属線、または、１辺に固定された１本の金属線を回転させることによって、前記鏡または鏡連結体に形成された反射面の中心軸と前記基板との間の角度を調節することを特徴とする光モジュールの製造方法、が提供される。
【発明の効果】
【００１４】
本発明の光モジュールは、光路の９０度変換に、薄板状の鏡を用いるものであるから、反射面の形成以前の鏡、あるいは、複数の鏡が連結された鏡連結体を平面台上に設置して、それらの平面に圧子を押し当てることによって容易に反射面を形成することが可能であり、したがって、光モジュールの製造上の制約が少なくなり、その製造が容易になる。
【００１５】
また、本発明の光モジュールは、光路の９０度変換のために１００μｍ以下の厚さの薄板の鏡しか使用しないものであるから、光素子の電極の配線を妨げることなく反射面を形成することが可能である。
【００１６】
また、本発明の光モジュールの製造方法は、鏡、または、複数の鏡が連結された鏡連結体の両端の２点または１辺に固定された金属線を回転させて、鏡または鏡連結体と基板との間の角度を調節するものであるから、安価に、かつ、精度良く光モジュールを製造することを可能にする。
【００１７】
また、本発明の光モジュールの製造方法は、薄板状の鏡を透明充填剤に埋め込むものであるから、透明充填剤の収縮に伴う歪による鏡の位置ずれを少なくし、それによって、光路のずれを防止することを可能にする。
【００１８】
また、本発明の光モジュールの製造方法の１実施例は、鏡の１底辺に沿って金属線を鏡に圧着した後、この金属線を基準に反射面を形成し、鏡の基板への実装の際には、この金属線を基板表面に接して実装するものであるから、反射面の基板からの高さを精度良く制御することが可能である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
次に、本発明の実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。
【００２０】
図１（ａ）は、本発明の実施の形態に係る光モジュールの断面図である。基板５の上に、外壁部７が配置されており、その内部に、透明充填剤を用いて形成された透明充填部１３がある。透明充填部１３の内部には、鏡１が埋め込まれている。鏡１は、図１（ｂ）に示すように、薄板状の金属板、特に、金板、表面が金めっきされた金属板、あるいは、アルミニウム板であり、その中央部に、凹面鏡をなす反射面２が形成されている。鏡１は、反射面２の中心軸が、基板５の上面から反時計回りにほぼ１３５度〔以下、単に「１３５度」という〕の角度をなすように、透明充填部１３内に埋め込まれている。外壁部７の上面には、光入射口である受光部または光出射口である発光部〔以下、「受光／発光部」という〕１０を鏡１の反射面２に対向させて、光素子９が搭載されている。また、基板５上に、外壁部７の１側面を貫通して透明充填部１３の内部に達する、コア６Ａとクラッド６Ｂを持つ光ファイバよりなる光伝送路６が、その光軸を基板５の主面に平行にして配置されている。コア６Ａの端開口６Ｃは、反射面２に対向している。光伝送路６の光軸、光素子９の光軸、反射面２の中心軸は、ともに、基板５に垂直な１平面内にある。
【００２１】
光素子９は、例えばフォトダイオードなどの受光素子、あるいは、面発光型半導体レーザなどの発光素子である。基板５には、金属、半導体、絶縁体のいずれもが用いられ得る。また、透明充填部１３を形成するための透明充填剤としては、この光モジュールにおいて用いられる光に対して透明である透明接着材あるいは透明ゲルなどが用いられるが、コア６Ａと同じ屈折率を持つことが望ましい。具体的には、シリコーングリースやシリコーンオイルなどの屈折率整合剤、熱硬化性樹脂、紫外線硬化性樹脂などを用いることができる。外壁部７も、少なくとも光素子９の受光／発光部１０の近傍において、この光モジュールで用いられる光に対して透明であって、さらに、透明充填部１３と同じ屈折率を持つことが望ましい。
【００２２】
外部から、光伝送路６のコア６Ａ中を伝送してきた光は、透明充填部１３に出射した後、鏡１の反射面２によってほぼ直角に反射されて、即ち、基板５の主面に直角に上方に折り曲げられて、外壁部７を透過し、光素子９の受光／発光部１０に入射する、あるいは、その逆に、光素子９の受光／発光部１０から出射した光は、反射面２によって基板５の主面に平行に折り曲げられて、光伝送路６のコア６Ａ中を伝送して、外部に出射していく。
【実施例１】
【００２３】
次に、図２〜５を用いて、本発明の実施例１に係る製造方法を説明する。本実施例に係る製造方法は、図１に示す光モジュールの製造方法である。図２〜５において、図１の部分と同等の部分には同一の参照符号を付し重複する説明を適宜省略する。
【００２４】
先ず、図１に示す光モジュールの鏡１と同様の形状を持つ鏡１ａの複数個が連結部１ｂによって連結されて一体に形成されている鏡連結体３０を作製する〔図２（ａ）〕。鏡連結体３０の長さＬ、幅Ｗ、厚さｔの方向を、図２（ａ）に示すように、それぞれ、鏡１ａが並ぶ方向、反射面２の形成されている平面内にあって長さＬの方向に直交する方向、長さＬの方向および幅Ｗの方向に直交する方向と定義すると、幅Ｗは１ｍｍ以下、厚さｔは０．１ｍｍ以下である。鏡連結体３０の材料としては、金板、表面が金めっきされた金属板、あるいは、アルミニウム板などの薄板状の金属板を用いた。
【００２５】
次に、鏡連結体３０を、２２０℃に昇温した加熱台上に設置し、鏡連結体３０の下部両端に、それぞれ、鏡連結体３０の長さ方向に延びる各１本の金属線３（直径：Ｒ、長さ：ｄ）の１端を、超音波熱圧着法を用いて圧着する〔図２（ｂ）〕。金属線３の材料としては、ワイヤボンディングに用いる直径が５０μｍ以下の金線あるいはアルミニウム線などが最適である。長さｄは、２００ｍｍ以下が適当である。
【００２６】
次いで、鏡連結体３０の両端から１０ｍｍ程度の間隔を置いて２枚の補助板４を設置し、２本の金属線のそれぞれの開放端を、それぞれの補助板４に熱圧着する〔図２（ｃ）〕。補助板４としては、例えば、鏡連結体３０の長さ方向の寸法が１ｍｍ、鏡連結体３０の幅方向の寸法が５ｍｍ程度の鉄あるいはニッケルなどの軟磁性体の板であって、金属線３が熱圧着される部分に金めっきを施されたものが適当である。
【００２７】
その後、図３（ａ）に示すように、基板５ａ上に、一対の光ファイバグリッパ（図示せず）で挟んで保持した光ファイバよりなる複数の光伝送路６を、基板５ａの面に平行に配置する。基板は、後の加熱工程のために、加熱台の上に載せられている。光伝送路６は、その数が鏡連結体３０の鏡１ａの数に等しく、鏡１ａのピッチと等しいピッチで基板５ａの面に平行に並べられる。次に、図２（ｃ）に示す、金属線３で鏡連結体３０を連結された両方の補助板４を、電磁石からなる保持具８に吸引させた後、鏡連結体３０および両金属線３の一部が、基板５ａ上に載るように、保持具８を移動させる。その際、鏡連結体３０の鏡１ａの並ぶ方向を、光伝送路６の並ぶ方向に一致させる。両方の補助板４の間の間隔は、例えば、２００ｍｍである。また、両金属線３の一部が載っている領域の基板５ａの主面には、金めっきパターンがあらかじめ形成されている。なお、図３（ａ）において、鏡連結体３０の連結部１ｂは、図の簡単のために、図示されていない。
【００２８】
次いで、外壁部７ａを、その内部に、鏡連結体３０の全体、光伝送路６の鏡連結体３０に対向している端部領域を含むように、基板５ａ上に載置する。外壁部７ａには、金属線３および光伝送路６が貫通できる隙間が形成されている。さらに、外壁部７の上に、鏡連結体３０の鏡１ａの数に等しい数の調整用光素子（図示せず）が、鏡１ａのピッチと等しいピッチで、鏡１ａの並ぶ方向に平行に並ぶように、その受光／発光部を鏡１ａに対向させて載置される。調整用光素子は、最終的に光モジュールに搭載される光素子が最適の位置に位置するように調整するための光素子であって、光ファイバあるいは光導波路などをそれに充てることができる。
【００２９】
続いて、図３（ｂ）に示すように、金属線３の軸を中心にして保持具８を回転させて、鏡１ａの反射面２の中心軸が、基板５ａの主面に対して約１３５度になるようにする。次に、少なくとも１つの光伝送路６に外部から光を入射させる。その入射光は、光伝送路６の反射面２に対向する端開口から外壁部７の内部に出射した後、反射面２でほぼ直角に光路を曲げられて、基板５ａの主面に直角に進み、調整用光素子の受光／発光部に入射する。調整用光素子には、それに入射する光の強度を測定する測定装置が接続されている。この測定装置で測定される光の強度が最大になるように、鏡連結体３０を、保持具８を用いて回転させ、その位置で保持具８を固定する。必要であれば、全ての光伝送路６に光を入射させて、全ての調整用光素子で受光して、それらの調整用光素子に接続されている測定装置で測定される光の強度が、おのおの、最大になるように、光伝送路６および調整用光素子の位置を微調整してもよい。
【００３０】
次いで、基板５ａを載置している加熱台を２２０℃に昇温し、図４（ａ）に示すように、超音波熱圧着法を用いて、圧子１９で、金属線３を、基板５ａ上の予め形成しておいた金めっきパターン（図示せず）に押し当てて圧着する。図の簡単のために、外壁部７ａの右側の金属線３上にしか圧子１９が描かれていないが、外壁部７ａの左側の金属線３も圧子を押し当てられて、基板上の金めっきパターンに圧着される。その後、図４（ｂ）に示すように、金属線３が金めっきパターンに圧着されている圧接点１２の外側で、金属線３を切断する。このように、複数の鏡１ａが連結した鏡連結体３０を基板５ａに対して最適の角度になるように位置合わせした後に、鏡連結体３０に連結された金属線３を２つの圧接点１２で基板５ａに圧着することによって、複数の鏡１ａに形成されている反射面２が、それぞれの対応する光伝送路６および光素子に対して、同時に位置合わせされる。したがって、本実施例による製造方法は、反射面２の位置合わせコストが、個々の鏡の反射面を光伝送路および光素子に対して位置合わせする場合のコストを鏡１ａの個数で割ったコストに低減するという効果を有する。
【００３１】
次に、外壁部７ａに搭載されていた調整用光素子を、光モジュールで実際に用いる光素子に置き換える。
【００３２】
次いで、図５に示すように、外壁部７ａで覆われた空間に、光伝送路６のコア６Ａと同じ屈折率を有する透明接着材あるいは透明ゲルからなる透明充填剤を注入して、鏡連結体３０を埋め込む透明充填部１３ａを形成する。これによって、図１に示す光モジュールが複数個連結された光モジュール母体５０が作製される。透明充填剤の材料としては、具体的には、シリコーングリースやシリコーンオイルなどの屈折率整合剤、熱硬化性樹脂、紫外線硬化性樹脂などを用いることができる。熱硬化性樹脂や紫外線硬化性樹脂を用いた場合には、当然ながら、それらは、注入後、それぞれ、熱硬化、紫外線硬化される。鏡連結体３０を透明充填部１３ａに埋め込まない状態では、例えば、鏡連結体３０を挟む偶力が基板５ａにパルス的に働いた場合を想定すると、その偶力が切れたときに、鏡連結体３０が、金属線３を軸として回転し、その回転が金属線３にねじれを生じさせ、そのねじれの復元運動によって逆回転が生じ、といった具合に、鏡連結体３０が振動する。このような回転変位や振動は、金属線３全体にねじれ応力を与え、また、圧接点１２や、金属線３の鏡連結体３０への圧着点に不要な応力を印加することになり、望ましくない。鏡連結体３０を透明充填部１３ａに埋め込むことは、このような回転変位や振動を防止するという効果を持つ。
【００３３】
次に、このように鏡連結体３０を透明充填部１３ａに埋め込んだ状態の光モジュール母体５０を各鏡１ａ毎に分割することによって、本実施例の製造方法を完了する。これによって、図１に示す光モジュールが得られる。鏡１は、透明充填部１３内に埋め込まれて、固定されている。
【００３４】
上述の説明においては、光モジュールの鏡が、図２（ａ）に示すような鏡連結体３０を透明充填部内に埋め込んで固定して光モジュール母体を作製してから、各鏡１ａ毎に切断することによって形成された。その代替例として、光モジュールの鏡は、図６（ａ）に示すように、複数の鏡１を金属線３’で連結して鏡連結体３１とし、これを透明充填部内に埋め込んで固定して光モジュール母体を作製してから、各鏡１毎に切断することによって形成されてもよい。この場合には、鏡１として、シリコン板、ガラス板、あるいは、ポリイミド樹脂や液晶ポリマなどの高耐熱性樹脂板を用いることもできる。鏡１がガラス板あるいは樹脂板である場合には、それらに、それらを塑性変形させ得る温度に昇温した凸面形状の表面を持つ圧子１９を押し当てて凹面を形成した後、その凹面にアルミニウムあるいは金などの金属膜を蒸着して反射面２を形成する。鏡の材料としてシリコン板を用いる場合には、厚さ５０μｍ程度のシリコン基板の少なくとも１面に、例えばめっき法などによって、１面について２５μｍ程度の金やアルミニウム等の展性の高い金属の薄膜を形成した後、この金属薄膜に凸面形状の表面をした圧子を押し込んで、凹面形状の反射面２を形成する。硬いシリコン基板が、鏡１の反りを防ぎ、また、圧子をシリコン基板で停止させることによって、反射面２の寸法を精度よく形成することができる。図６（ｂ）は、図６（ａ）に示す、金属線３’によって連結された複数の鏡１の最も外側の鏡に、さらに、図２（ｃ）の場合と同様に、金属線３を連結した後、この金属線３を補助板４に熱圧着した状態を示している。以後、上述と同様の工程を用いて、個々の光モジュールが作製される。光モジュール母体を各鏡１毎に切断する際には、隣接し合う２つの鏡１を連結している金属線３’が切断される。
【００３５】
ここで、図４（ｂ）の状態を考える。図４（ｂ）の状態では、静止状態において、鏡連結体３０が、自重によって、重力のない場合に比して、金属線３を軸として、ある角度だけ回転している。即ち、金属線３が、基板５ａへの圧接点１２と鏡連結体３０への圧着点との間で、その回転角度だけねじれている。鏡連結体３０の幅Ｗ、厚さｔ、長さＬを図１に示す通りに定義し、その密度をρとし、金属線３の直径をＲとし、金属線３の鏡連結体３０への圧着点から圧接点１２までの長さをｄとし、鏡連結体３０と基板５ａの主面とのなす角度をθとすると、この回転角度φ（度）は、軸のねじりに関する弾性力学においてよく知られているように、以下の式で計算できる。
【００３６】
φ＝（１４４０／π２）ρｇｄＬｔＷ２・ｃｏｓθ／（ＧＲ４） （１）
ここで、ｇは、重力の加速度９．８ｍ／sec２であり、Ｇは、金属線３のずれ弾性率である。式（１）において、図２に示す鏡連結体３０の連結部１ｂは、鏡１ａに比して、その寸法がはるかに小さく、無視できるとしている。式（１）から、以下の式が得られる。
【００３７】
（ｄ／Ｒ）（Ｌ／Ｒ）（Ｗ／Ｒ）２＝π２φＧ／（１４４０ρｇｔ・ｃｏｓθ） （２）
この状態で、外壁部７ａで覆われた空間を透明充填剤で充填すると、透明充填剤が鏡連結体３０に浮力を与えるために、φが変化する。このφの変化が大きいと、反射面２が最適位置からずれてしまう。したがって、このφの変化には、許容上限がある。
【００３８】
φの変化を小さくするためには、φ自体を小さくすればよい。例えば、φ＜０．５度とする。鏡連結体３０も、金属線３も金であれば、ρ＝１．９×１０４ｋｇ／ｍ３、Ｇ＝２．７×１０１０Ｎ／ｍ２である。θを４５度とすると、φ＜０．５度の場合には、式（２）から以下の不等式が得られる。
【００３９】
（ｄ／Ｒ）（Ｌ／Ｒ）（Ｗ／Ｒ）２＜７００／ｔ （３）
ここで、ｔの単位は、ｍである。式（３）から金属線３の直径Ｒが１８μｍ以上、即ち、Ｒ＞１８μｍである場合には、ｄ＜２００μｍ、ｔ＜１００μｍ、Ｗ＜１ｍｍ、Ｌ＜３．６ｍｍであれば、式（３）の条件が満たされる。逆に言えば、Ｒ、ｄ、ｔ、Ｗ、Ｌが、以上の範囲にあれば、金属線３のねじれ角度φが０．５度以下であり、透明充填剤の充填後における鏡連結体３０の回転角度の変化も０．５度以下と小さくなり、個別に分割した光モジュールの間において、光路変動の幅が小さくなる。
【００４０】
一方、鏡連結体３０がアルミニウム板で、金属線３がアルミニウム線の場合には、ρ＝２．７×１０３ｋｇ／ｍ３、Ｇ＝２．６×１０１０Ｎ／ｍ２であり、上述と同じく、φ＜０．５度の場合には、式（２）から以下の不等式が得られる。
【００４１】
（ｄ／Ｒ）（Ｌ／Ｒ）（Ｗ／Ｒ）２＜４８００／ｔ （３）
Ｒ＞１８μｍである場合には、ｄ＜４００μｍ、ｔ＜１００μｍ、Ｗ＜１ｍｍ、Ｌ＜１２ｍｍ、あるいは、ｄ＜１ｍｍ、ｔ＜１００μｍ、Ｗ＜１ｍｍ、Ｌ＜５．０ｍｍで、式（３）の条件が満たされる。
【００４２】
さらに、図６（ａ）に示すような、金属線３’によって連結されたシリコン板よりなる複数の鏡１の最も外側の鏡に１端を固定された２本の金属線３が、上述と同様の工程によって、他端を基板に固定されている場合を考える。金属線３と３’とが、同じ直径Ｒを持つアルミニウムあるいは金で、金属線３と３’とを合わせた全長を２ｄ’とする。各鏡１の、金属線３’によって連結されて鏡１の並ぶ方向の寸法をＬ’、反射面２の形成されている平面内にあって鏡１の並ぶ方向に直交する方向の寸法をＷ’、それらに直交する方向の寸法をｔ’とすると、φ＜０．５度の場合には、中央の鏡の、重力のない場合の位置からの回転角度は、以下のようになる。
【００４３】
（ｄ’／Ｒ）（ＮＬ’／Ｒ）（Ｗ’／Ｒ）２＜５４００／ｔ （４）
ここで、Ｎは、金属線３’によって連結される鏡１の個数である。Ｒ＞２５μｍである場合には、ｄ’＜１００ｍｍ、ｔ’＜１００μｍ、Ｗ’＜０．２ｍｍ、Ｌ’＜０．２ｍｍ、Ｎ＜２６で、式（４）の条件が満たされる。即ち、基板５ａに１端を固定された２本の金属線３の間に、金属線３’によって連結された２６枚のシリコン板よりなる鏡群の、重力の存在しない場合の位置からの回転角度が、０．５度以下に抑えられる。したがって、透明充填剤の充填後における鏡群の回転角度の変化も０．５度以下と少なくなる。したがって、全長２００ｍｍの間に金属線３’によって連結された２６枚の鏡群を２本の金属線３によって基板上に固定して、熱硬化性あるいは紫外線硬化性の透明充填剤で鏡群を包み、透明充填剤が硬化した後に，基板、外壁部、透明充填部、金属線３’を鏡１毎に切断することによって、鏡１を１枚ずつ有する個片に分割された光モジュールの製造が可能である。鏡１としては、シリコン板のほかに、シリコン板と同様に比重の小さいアルミニウム板あるいは液晶ポリマなどを主成分とする高分子板などを用いることができる。
【００４４】
なお、１個の鏡の幅、長さ、および、厚さ、および、金属線の直径などに下限はないが、扱い易さの点から、１個の鏡の幅および長さは、０．１ｍｍ以上、厚さは、０．０１ｍｍ以上、金属線の直径は、０．０１ｍｍ以上であることが望ましい。
【００４５】
以上説明したように、本実施例に係る光モジュールの製造方法においては、平面の台上に薄板状の鏡連結体を載置して、その鏡連結体中に連結されている複数の鏡の表面に垂直に圧子を押し当てて反射面を形成できるものであるから、再現性高く、かつ、低コストで複数の鏡に同時に反射面を形成することが可能である。
【００４６】
また、本実施例に係る光モジュールの製造方法は、集積回路の電極の電気的接続を得るために用いられている直径５０μｍ以下のボンディングワイヤからなる金属線３を鏡連結体３０あるいは３１の機械的保持手段として用い、また、超音波熱圧着による高速加工を金属線３の基板５ａへの固定手段として用いて、反射面２を有する複数の鏡１ａあるいは鏡１を、その反射面２の中心軸が基板５ａに対して１３５度の角度をなすように固定するものであるから、光モジュールの製造コストを低減し、また、生産速度を向上させるという効果を有する。また、本実施例に係る光モジュールの製造方法は、上の構成をとることによって、鏡連結体３０あるいは３１の金属線３を軸とする、自重による回転を小さくできるという効果を有する。
【００４７】
さらに、本実施例に係る光モジュールの製造方法は、上の状態で、鏡連結体３０あるいは３１を熱硬化性樹脂あるいは紫外線硬化硬化樹脂などの透明充填剤内に埋め込んだ後に、これらの透明充填剤を硬化させるものであるから、透明充填剤の硬化収縮の歪が鏡１ａあるいは鏡１の両主面に均等に分散され、これによって、鏡１ａあるいは鏡１の位置ずれが少ないという効果を有する。さらに、本実施例に係る光モジュールの製造方法は、上述のように、鏡連結体３０あるいは３１の金属線３を軸とする、自重による回転が小さいものであるから、透明充填剤の浮力による鏡連結体３０あるいは３１の基板５ａに対する角度変化を小さくできるという効果を有する。
【００４８】
上述の説明においては、光伝送路６として光ファイバが用いられたが、光伝送路は、基板５ａの面に平行に形成された光導波路であってもよい。
【００４９】
また、光伝送路、鏡連結体、光素子の位置合わせの工程において、光素子として、最終的に光モジュールに搭載される光素子が最適の位置に位置するように調整するための調整用光素子を用いたが、調整用光素子ではなく、実際に光モジュールに搭載される光素子を用いてもよい。図７は、光伝送路、鏡連結体、光素子の位置合わせの際の光素子として、実際に光モジュールに搭載される光ファイバを用いた場合の工程の断面図である。図７において、図５の部分と同等の部分には同一の参照符号を付し重複する説明を適宜省略する。光素子９には、それに入射する光の強度を測定する測定装置が接続されている。この測定装置で測定される光の強度が最大になるように、鏡連結体３０の位置、および、その反射面の中心軸の基板５ａに対する角度が定められる。その後、光素子９は、他の光素子に取り換えられることなく、そのまま、光モジュールに搭載される。光素子９は、光ファイバではなく、例えばフォトダイオードのような受光素子であってもよい。その場合には、受光素子に流れる電流が最大になるように、鏡連結体３０の基板５ａに対する角度が定められる。また、光伝送路６あるいは光ファイバからなる光素子９に換えて、端面発光型半導体レーザのような発光素子などが用いられてもよい。
【００５０】
図８（ａ）は、図２（ｂ）のＡ−Ａ線に沿う断面図である。金属線３は、反射面２の形成されている鏡１ａの主面に圧着されている。しかしながら、図８（ｂ）に示すように、金属線３は、反射面２の形成されていない鏡１ａの主面に圧着されてもよい。
【００５１】
図９（ａ）は、図６（ａ）のＢ−Ｂ線に沿う断面図である。凹面をなす反射面２側から鏡１に入射した光１１が、反射面２によって反射される構造になっている。鏡１が、透明なポリイミド樹脂や液晶ポリマなどの高耐熱性樹脂板、ガラス板、使用波長で透明なシリコン板である場合には、図９（ｂ）に示すように、１主面が凸面をなすように形成された、それらの板の凸面側の主面にのみ、アルミニウムあるいは金などの金属膜を蒸着して反射面２を形成し、反射面２と反対側の鏡１の主面から入射して鏡１の内部を透過してきた光１１が、反射面２の内面によって反射される構造にしてもよい。
【００５２】
また、上述の工程において、補助板４を軟磁性体として、電磁石よりなる保持具８で吸着したが、補助板４を保持する手段は、電磁石に限らず、補助板４を保持固定して、鏡連結体３０を、金属線３を軸として回転できるものであれば、いずれも用いられ得る。例えば、真空吸引で補助板４を保持することも可能である。この場合には、補助板４には、金属線３の１端を固定できる、表面が平らな板であれば、いずれも用いられ得る。さらに、補助板４は、保持具８の一部として、金属線３を挟み込む２枚の平行平板で構成することもできる。
【実施例２】
【００５３】
図１０は、本発明の実施例２に係る光モジュールの製造に用いる鏡連結体の斜視図である。図１０に示す鏡連結体３２が、図２（ａ）に示す鏡連結体３０と異なる点は、図２（ａ）に示す鏡１ａと連結部１ｂとからなる鏡連結体３０に、さらに、金属線部３ａおよび補助板部４ａが連結されているという点である。即ち、図１０に示す鏡連結体３２においては、図２（ｃ）に示す鏡連結体３０と金属線３と補助板４とが一体に形成されている。鏡連結体３２は、厚さ５０〜１８μｍ程度の金、銀、銅、あるいは、アルミニムの金属板である。金属線部３ａの幅は、その厚さとほぼ同寸法であり、したがって、金属線部３ａの断面は、おおよそ、正方形に形成されている。本実施例における光モジュールの製造工程は、実施例１における製造工程と同様である。
【００５４】
本実施例の製造方法は、鏡１ａ、連結部１ｂ、金属線部３ａ、および、補助板部４ａが一体に連結された鏡連結体３２を用いるものであるから、製造時間を短縮し、製造コストを低減できるという効果を有する。また、本実施例の製造方法においては、金属線部３ａが、正方形断面の金属線であるから、円形断面の金属線の場合に比して、金属線部３ａのねじれφが小さくなるという効果を有する。
【実施例３】
【００５５】
図１１（ａ）は、本発明の実施例３に係る光モジュールの平面図であり、図１１（ｂ）は、図１１（ａ）のＣ−Ｃ線に沿う断面図である。図１１において、図１の部分と同等の部分には同一の参照符号を付し重複する説明を適宜省略する。図１１に示す光モジュールが、図１に示す光モジュールと異なる点は、光素子９が、外壁部７の上に搭載されているのではなく、基板５のくぼみ領域に搭載されているという点と、金属線３が、基板５に圧着されているのではなく、光素子９の電極１４に圧着されて、圧接点１２が光素子９の電極１４の上に形成されているという点と、光素子９の電極１４が、ボンディングワイヤ１５を介して基板５上に形成されている電極パッド４０に電気的に接続されているという点である。外部から光伝送路６に入射された光は、透明充填部１３に出射した後、鏡１によって下方に反射されて、基板５の主面にほぼ垂直に進み、光素子９の受光／発光部１０に入射する。
【００５６】
図１２（ａ）は、図１１に示す光モジュールの製造の一工程における平面図であり、図１１（ｂ）は、図１１（ａ）のＤ−Ｄ線に沿う断面図である。基板５は、図示しない加熱台の上に載置されている。図１１と図１２とにおいて、同等の部分には同一の参照符号を付している。
【００５７】
まず、中央部に凹み領域を有する基板５の凹み領域の内部に、基板５の主面に直交する方向に受光または発光する受光／発光部１０を持つ光素子９を搭載する。凹み領域の紙面右側の基板５の主面上に、電極パッド４０が形成されている。基板５を載せている加熱台を２２０℃に昇温した状態で、光素子９の電極１４に、１端を電極パッド４０に電気的に接続された金線からなるボンディングワイヤ１５の他端を超音波熱圧着する。これによって、電極パッド４０を介して、光素子９を流れる電流を測定する、あるいは、光素子９に必要な駆動電圧を供給することが可能になる。次に、凹み領域の紙面左側の基板５の主面上に、光伝送路６を、その光軸が主面と平行になるように配置する。光伝送路６は、光ファイバであっても光導波路であってもよい。光伝送路６のコア６Ａが、光素子９の受光／発光部１０よりも高くなるように、基板５の凹み領域が形成されている。
【００５８】
次いで、実施例１の図（ａ）〜（ｃ）に示す工程と同様の工程を用いて、鏡１と補助板４とを金属線３で連結する。ただし、本実施例においては、鏡１は単一の鏡である。続いて、図３に示す保持具８と同様の保持具を用いて補助板４を保持し、鏡１の反射面２が光素子９の受光／発光部１０に対向しながら、反射面２の中心軸が基板の主面からほぼ４５度になるように、金属線３で連結された鏡１と補助板４とを配置した後、鏡１の基板の主面に対する角度を調整して、外部から光伝送路６のコア６Ａに入射して、その端開口６Ｃから出射した光が、鏡１によって基板の主面にほぼ垂直に進むように反射されて、光伝送路６と光素子９との光結合が最大になるようにする。この際、金属線３の、鏡１に連結されている近傍の部分は、光素子９の電極１４上に載るようにする。
【００５９】
次に、加熱台を２２０℃に昇温した状態で、金属線３を光素子９の電極１４に超音波熱圧着し、圧接点１２で金属線３を切断する。次いで、金属線３および光伝送路６が貫通する隙間が形成されている外壁部７を鏡１および光素子９を囲んで基板５上に配置する。そして、外壁部７で囲われた領域に透明充填剤を注入して鏡１を透明充填剤に埋め込んだ後、透明充填剤を硬化させて透明充填部１３を形成して、本実施例の製造方法を完了し、図１１に示す光モジュールが得られる。
【００６０】
本実施例の製造方法は、外壁部７に光素子９を実装しないものであるから、外壁部７の材料に、エポキシ樹脂あるいはＰＭＭＡ樹脂など耐熱性の低い有機樹脂を用いることができ、製造コストを低減できるという効果を有する。
【００６１】
なお、上述の説明においては、単一の鏡を用いたが、図２、６、１０に示す鏡連結体を用いれば、実施例１の場合と同様に、製造コストをさらに低減し、また、生産速度を向上させるという効果が得られる。
【実施例４】
【００６２】
図１３（ａ）は、本発明の実施例４に係る光モジュールの平面図であり、図１３（ｂ）は、図１３（ａ）のＥ−Ｅ線に沿う断面図である。図１３において、図１１の部分と同等の部分には同一の参照符号を付し重複する説明を適宜省略する。図１３に示す光モジュールが、図１１に示す光モジュールと異なる点は、金属線３の圧接点１２が、光素子９の電極１４の上に形成されているのではなく、下板１７の上に形成されており、下板１７が光素子９の上面に固定されているという点である。
【００６３】
図１４は、反射面２を有する鏡１に、金属線３が熱圧着され、金属線３の両端が、それぞれ１枚の下板１７に熱圧着されて、下板１７上に圧接点１２が形成されている鏡体２０の斜視図である。
【００６４】
以下、図１５、１６を用いて、図１４に示す鏡体２０の製造方法を説明する。
【００６５】
まず、図１５（ａ）に示すように、高さの異なる２つの領域を持ち、高さの低い領域に、紙面奥行き方向に均一な厚さを持つ突起部が形成された加工台１６を用意する。突起部の、高さの高い領域に対向する斜面１８は、加工台１６の主面から１３５度をなすように形成されている。突起部を挟んで紙面奥行き方向に並ぶように、２枚の下板１７を配置する。加工台１６の高さの高い領域の主面上には、１辺が斜面１８に対向するように、鏡１が配置される。ここで、突起部の紙面奥行き方向の寸法は、鏡１の紙面奥行き方向の寸法よりも小さく形成されている。また、加工台１６の２つの領域の高さの違いは、高さの低い領域に配置された下板１７の上面が、高さの高い領域の上面とほぼ同じ高さになるようなものである。鏡１は、金板あるいはアルミニウム板などである。また、鏡１の表面には、この時点では、凹面の反射面は形成されていない。下板１７は、金、銅、アルミニウム、ニッケル、鉄などの金属薄板、あるいはシリコン基板、あるいはそれらの薄板ないし基板に金めっきして、金線からなる金属線３を熱圧着できるようにした板などを用いる。
【００６６】
次に、図１５（ｂ）に示すように、加工台１６上の鏡１の上面に、斜面１８に対向する辺に沿うように位置合わせされた、金線あるいはアルミニウム線などの金属線３を、圧子１９を用いて熱圧着する。金属線３の鏡１の上面への位置合わせは、例えば、紙面奥行き方向に鏡１を挟んで置かれた２枚の、図２に示す補助板４と同様の補助板に金属線３の両端をワイヤボンディングして、この補助板を移動させることによってなすことができる。あるいは、この位置合わせは、金属線３を薄い保持フィルムに仮止めして、保持フィルムを鏡１の上面に貼りつけることによってなすこともできる。この場合には、圧子１９が保持フィルムを突き破って金属線３を鏡１に熱圧着させるようにすることができる。
【００６７】
次に、図１５（ｃ）に示すように、加工台１６の上方で、金属線３の位置を基準にして、凸面の下端部（鏡１に形成する反射面の型）を有する圧子３９の位置合わせを行った後、鏡１および／または圧子３９の凸面の下端部を約３７０℃に加熱して、圧子３９の凸面の下端部を鏡１に押し当てる。これによって、図１６（ａ）に示すように、鏡１の金属線３が熱圧着されている面に、深さが２μｍから３０μｍで直径が３０μｍから５００μｍの凹面の反射面２が形成される。鏡１には、金板あるいはアルミニウム板などの金属板のほかに、２２０℃以上の耐熱性のある液晶ポリマやポリアミドイミドなどの熱可塑性樹脂の表面にアルミニウムあるいは金などの金属膜を蒸着したものを用いることができる。液晶ポリマを用いた場合には、鏡１および／または圧子３９の凸面の下端部の温度を３００〜４００℃にする。
【００６８】
次に、図１６（ｂ）に示すように、鏡１の、金属線３が熱圧着された領域が、２枚の下板１７の上に載るように、鏡１を移動させる。
【００６９】
次いで、図１６（ｃ）に示すように、鏡１を，金属線３を軸として１３５度回転させて、斜面１８に沿うようにし、続いて、加工台１６を２２０℃に昇温した後、圧子１９を用いて金属線３を下板１７に押し付け、金属線３を下板１７に超音波熱圧着して圧接点１２を形成する。反射面２の中心軸と下板１７との間の角度は、４５度である。鏡１と斜面１８との間に金属線３が挟まるために、鏡１と斜面１８との間に隙間ができるが、金属線３の直径が５０μｍ以下と小さいため、反射面２の中心軸と下板１７との間の角度の誤差は無視できる。あるいは、必要であれば、その誤差分をあらかじめ見込んで、斜面１８の、加工台１６の主面に対する角度を設定すればよい。次に、金属線３の下板１７への圧接点１２の位置で金属線３を切り取ることによって、図１４に示す鏡体２０が形成される。
【００７０】
微小寸法の鏡体２０の以降の取扱いを容易にするために、鏡体２０の２枚の下板１７の上面に、それらの２枚の下板１７をつなぐように、ポリイミドフィルムあるいはポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）フィルムなどの樹脂フィルム、あるいは粘着剤付きのアルムニウム薄膜テープなどの保持テープを粘着させる。いずれにおいても、それらの保持テープは、わずかの力を加えることによってはがれる程度の粘着力しか持っていない。ここで、保持テープの上方に突出する鏡１を保護するため、この保持テープには鏡１の高さ以上のスペーサを設置し、この保持テープをリールに巻き付ける。このリールを移動させることによって、鏡体２０を所望の位置に移動させることができる。
【００７１】
次に、まだ基板に実装されていない光素子に鏡体２０の保持テープを粘着させて、鏡体２０の光素子上の位置決めを行う。この状態で、粘着剤を用いて、あるいは、熱圧着によて、鏡体２０の下板１７を光素子９に固定する。この状態で、リールに巻き付けられた保持テープを保持手段として、図１７に示すように、鏡体２０を固定された光素子９を基板５に実装した後、光素子９の電極１４に、１端を電極パッド４０に電気的に接続されたボンディングワイヤ１５の他端を超音波熱圧着する。
【００７２】
あるいは、その代替例として、基板５上に実装され、ボンディングワイヤ１５によって電極パッド４０に電気的に接続されている光素子９の上方に保持テープで鏡体２０を保持しながら、鏡体２０を光素子９に位置合わせした後、鏡体２０の下板１７を光素子９あるいは基板５に固定する。鏡体２０の固定は、上述のように粘着剤による粘着あるいは熱圧着であってもよいし、あるいは、下板１７を軟磁性体とし、基板５の下側から電磁石で下板１７を引き付ける等の手段で行ってもよい。
【００７３】
次に、鏡体２０の下板１７から保持テープを取り外す。
【００７４】
次いで、外壁部７を、基板５のくぼみ領域を囲むように設置し、外壁部７で囲われた領域に透明充填剤を注入して鏡１を透明充填剤に埋め込んだ後、透明充填剤を硬化させて透明充填部を形成して、図１３に示す本実施例に係る光モジュールの製造工程を完了する。
【００７５】
本実施例の製造方法は、鏡１の基板５あるいは光素子９への装着に先立って、金属線３の熱圧着に要する高温工程を、鏡１、金属線３、下板１７よりなる鏡体２０を加工台１６上で製造する工程中に行うものであるから、光伝送路６及び基板５が、熱圧着に伴って加熱されるということがないため、光伝送路６及び基板５に耐熱性を要しない材料を用いることができるという効果を有し、また、光素子９の劣化を少なくすることも可能である。
【００７６】
なお、上述の説明においては、加工台１６に形成された突起部の斜面１８に鏡１を沿わせて、鏡１と下板１７との間に所定の角度を形成したが、この突起部は必ずしも必要ではなく、図３に示す実施例１の製造工程と同様の工程を用いて、鏡１と下板１７との間に所定の角度を形成してもよい。
【００７７】
さらに、下板１７の基板５あるいは光素子９への実装は、下板１７の下面に形成しておいた厚さ１μｍ程度の錫銀はんだの薄層を用いて行ってもよいし、あるいは、下板１７に貫通孔を形成しておき、実装の際に、貫通孔にはんだを流し込んで行ってもよい。
【００７８】
さらに、反射面２が、下板１７に対して４５度斜め上向きになるように、鏡体２０を作製し、この鏡体２０を基板５に実装した後、図１（ａ）に示すような外壁部で鏡体２０を囲み、外壁部の上面に光素子を搭載するようにしてもよい。
【００７９】
さらに、上述の説明においては、単一の鏡を用いたが、図２、６、１０に示す鏡連結体を用いることも可能である。この場合には、複数の鏡１あるいは鏡１ａのそれぞれに、加工台１６の主面上で、金属線３あるいは金属線部３ａを基準に位置合わせして圧子３９を押し当てることによって、深さおよび直径がそろった凹面の反射面２を、金属線３に対する高い位置精度をもって形成することができる。また、金属線３の両端が下板１７に圧接点１２で連結され、その下板１７が光素子９あるいは基板５に固定されるため、金属線３の高さが、光素子９あるいは基板５の上面に精度良く位置合わせされる。そのため、この金属線３の位置を基準に形成された複数の反射面２の、光素子９あるいは基板５上の高さも揃い、光モジュールを再現性良く製造することができる。
【００８０】
鏡１に、透明なポリイミド樹脂や液晶ポリマなどの高耐熱性樹脂板、ガラス板などを用いた場合には、一方の主面にのみ金属膜を形成しておき、この金属膜を形成した主面に、先端部が凹面をした圧子を押し当てて、鏡１の主面から外側に向かって凸面をなす反射面２を形成してもよい。この場合には、完成された光モジュールにおいて、反射面２と反対側の鏡１の主面から入射して鏡１の内部を透過してきた光１１が、反射面２の内面によって反射される。また、鏡１として、１主面に塑性変形可能な透明な高耐熱性樹脂板が貼り合わされ、この高耐熱性樹脂板上に金属膜が形成されている、使用波長に透明なシリコン基板を用いることもできる。これらの場合にも、単一の鏡ではなく、図２、６、１０に示す鏡連結体を用いることが可能である。
【実施例５】
【００８１】
図１８は、本発明の実施例５に係る光モジュールの断面図である。図１８において、図１（ａ）の部分と同等の部分には同一の参照符号を付し重複する説明を適宜省略する。図１８に示す光モジュールが、図１（ａ）に示す光モジュールと異なる点は、基板５が、使用波長に対して透明な材料でできており、その基板５の下面に光素子９が配置されており、光伝送路６から透明充填部１３に出射した光が、鏡１の反射面２によって基板５方向に反射されて、光素子９の受光／発光部１０に入射するという点である。
【００８２】
図１８に示す光モジュールの製造工程は、以下の通りである。先ず、基板５の下面の銅パターン４１に、光素子９を、その受光／発光部１０が基板５に向くように、金錫はんだのバンプ（図示せず）を用いて２８０℃ではんだ付けする。以後、図２〜４に示す第１の実施例と同様の製造工程を経て（ただし、反射面の中心軸は、反射面が基板に対向するように、基板に対して４５度に配置される）、外壁部７の内部に透明充填部１３を形成した後、実施例１と同様に各個別の光モジュールに分割して、本実施例の製造工程を終了する。以上の工程において、調整用光素子は用いられない。なお、上述の工程において、実施例３または実施例４に記述した、単一の鏡毎、および／または、鏡体を形成する手法が用いられてもよい。
【００８３】
さらに、光素子９は、鏡連結体、鏡、あるいは、鏡体が基板表面に実装された後に、光伝送路６から出射されて、それらによって反射された光が最大に検出される基板裏面の位置に実装されてもよい。また、基板５の光束１１が透過する部分に貫通孔を形成するようにすれば、基板５には、使用波長に対して透明でない材料も用いることができる。貫通孔には透明充填剤が充填され、硬化される。
【００８４】
図１９（ａ）〜（ｃ）は、本実施例の別の光モジュールを示している。図１９（ａ）では、光素子９が、そのチップ裏面で受光／発光する光素子であり、チップの表面からボンディングワイヤ１５を介して光素子９の電極１４と基板５上の電極４２とが電気的に接続されている。図１９（ｂ）では、光素子９が、集光レンズを有する光素子であり、鏡１の反射面２によって平行光として反射された光がその集光レンズによって集光されて、受光／発光部１０に導かれる。図１９（ｃ）では、光素子９が、コア９Ａ、クラッド９Ｂを有する光ファイバであり、受光／発光部１０は、コア９Ａの端開口である。
【００８５】
本実施例の光モジュールは、光素子９と鏡１とを、基板５の互いに反対側に設置するものであるから、光素子９が、鏡１を埋め込んでいる透明充填部１３の外部に置かれ、それによって、後に光素子９を着脱あるいは変更することが可能となり、実装の自由度が向上するという効果を有する。
【実施例６】
【００８６】
図２０は、本発明の実施例６に係る光モジュールの断面図である。図２０において、図１８の部分と同等の部分には同一の参照符号を付し重複する説明を適宜省略する。図２０に示す光モジュールが、図１８に示す光モジュールと異なる点は、基板５の下面に、基板５の上面に形成されている構造と同様の構造が形成されているという点である。
【００８７】
図２０に示す光モジュールの製造工程は、以下の通りである。基板５の下面に光素子を配置せずに、先ず、図１８の光モジュールの基板５の上面に形成されている構造と同様の構造を、実施例５の場合と同様の製造工程を用いて、基板５の上面に形成する。ただし、この時点では、まだ透明充填部は形成されない。次に、同様の製造工程を用いて、基板５の下面に、基板５の上面に形成された構造と同様の構造を、両構造の鏡の反射面同士が対向し合うように、形成する。このとき、両構造の光伝送路６同士の光結合が最大になるように、基板５の下面に配置された鏡連結体、鏡、あるいは、鏡体の位置、および、基板あるいは下板に対する角度が調整される。両構造の光伝送路６同士の光結合が最大になった状態で、基板５の下面に配置された鏡連結体、鏡、あるいは、鏡体が基板５の下面に固定され、続いて、両構造に透明充填部が形成される。鏡連結体が用いられた場合には、最後に、各光モジュールへの分割が行われる。
【００８８】
本実施例の光モジュールは、２枚の鏡１の反射面２で、それぞれ、光路を直角に変更するものであるから、１つの光路を、それに平行な別の光路に変更することができ、それによって、複数の光伝送路を、空間的に交差しないように配置することが可能であり、従来の平面内に複数の光伝送路を形成した場合の光伝送路の交差部における光損失を避けることができる。なお、図２０において、基板５の上下の光伝送路６の光軸が平行であるが、基板５の上下の光伝送路６の光軸は、基板５の主面に直交する方向から見て交差するように構成されてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００８９】
【図１】本発明の実施の形態に係る光モジュールの断面図〔（ａ）〕と鏡の斜視図〔（ｂ）〕。
【図２】本発明の実施例１の製造方法を説明するための工程順の斜視図の一部。
【図３】本発明の実施例１の製造方法を説明するための、図２の工程に続く工程での工程順の斜視図。
【図４】本発明の実施例１の製造方法を説明するための、図３の工程に続く工程での工程順の斜視図。
【図５】本発明の実施例１の製造方法を説明するための、図４の工程に続く工程での断面図。
【図６】本発明の実施例１の別の製造方法を説明するための工程順の斜視図。
【図７】本発明の実施例１のさらに別の製造方法を説明するための一工程の斜視図。
【図８】図２（ｂ）のＡ−Ａ線に沿う断面図。
【図９】図６（ｂ）のＢ−Ｂ線に沿う断面図。
【図１０】本発明の実施例２に係る光モジュールの製造に用いる鏡連結体の斜視図。
【図１１】本発明の実施例３に係る光モジュールの平面図〔（ａ）〕とＣ−Ｃ線に沿う断面図〔（ｂ）〕。
【図１２】本発明の実施例３に係る光モジュールの製造の一工程における平面図〔（ａ）〕とＤ−Ｄ線に沿う断面図〔（ｂ）〕。
【図１３】本発明の実施例４に係る光モジュールの平面図〔（ａ）〕とＥ−Ｅ線に沿う断面図〔（ｂ）〕。
【図１４】図１３の光モジュールに用いる鏡体の斜視図。
【図１５】図１４の鏡体の製造方法を説明するための、工程順の正面図の一部。
【図１６】図１４の鏡体の製造方法を説明するための、図１５の工程に続く工程での工程順の斜視図。
【図１７】本発明の実施例４に係る光モジュールの製造の一工程における平面図。
【図１８】本発明の実施例５に係る光モジュールの断面図。
【図１９】本発明の実施例５に係る別の光モジュールの断面図。
【図２０】本発明の実施例６に係る光モジュールの断面図。
【図２１】従来の光モジュールの正面図。
【符号の説明】
【００９０】
１、１ａ 鏡
１ｂ 連結部
２ 反射面
３、３’ 金属線
３ａ 金属線部
４ 補助板
４ａ 補助板部
５、５ａ 基板
６ 光伝送路
６Ａ、９Ａ コア
６Ｂ、９Ｂ クラッド
６Ｃ 端開口
７、７ａ 外壁部
８ 保持具
９ 光素子
１０ 受光／発光部
１１ 光
１２ 圧接部
１３、１３ａ 透明充填部
１４、４２ 電極
１５ ボンディングワイヤ
１６ 加工台
１７ 下板
１８ 斜面
１９、３９ 圧子
２０ 鏡体
３０、３１、３２ 鏡連結体
４０ 電極パッド
４１ 銅パターン
５０ 光モジュール母体
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板と、光出射口を持つ第１の光部品と、光入射口を持つ第２の光部品と、前記第１と第２との光部品の間に、反射面の中心軸が前記基板の主面に対して一定角度をなすように固定された鏡と、を有する光モジュールにおいて、前記鏡が、薄板であって、透明充填部に埋め込まれていることを特徴とする光モジュール。
【請求項２】
前記一定角度が、実質的に４５度または１３５度であることを特徴とする請求項１に記載の光モジュール。
【請求項３】
前記鏡の２点に１端を固定された各１本の金属線の各１つの他端、または、前記鏡の１辺に固定された１本の金属線の両端が、前記基板に固定されていることを特徴とする請求項１または２に記載の光モジュール。
【請求項４】
前記鏡の２点に１端を固定された各１本の金属線の各１つの他端、または、前記鏡の１辺に固定された１本の金属線の両端を、前記基板、または、前記第１または第２の光部品に固定して、前記鏡が該第１または第２の光部品上に載置されていることを特徴とする請求項１または２に記載の光モジュール。
【請求項５】
前記各１つの他端または前記両端が、それぞれ、少なくとも１枚の板を介して、前記基板、または、前記第１または第２の光部品に固定されていることを特徴とする請求項３または４に記載の光モジュール。
【請求項６】
前記第１の光部品と前記第２の光部品とが、前記基板の互いに逆の主面側に配置されていることを特徴とする請求項１から３、５のいずれかに記載の光モジュール。
【請求項７】
前記透明充填部に埋め込まれている前記鏡が、前記基板の両主面上に配置されていることを特徴とする請求項６に記載の光モジュール。
【請求項８】
前記第１の光部品および／または前記第２の光部品が、光ファイバまたは光導波路であることを特徴とする請求項１から７のいずれかに記載の光モジュール。
【請求項９】
基板と、光出射口を持つ第１の光部品と、光入射口を持つ第２の光部品と、前記第１と第２との光部品の間に、反射面の中心軸が前記基板に対して一定角度をなすように固定された鏡と、を有する光モジュールの製造方法であって、鏡、または、複数の鏡が連結された鏡連結体の２点に１端を固定された各１本の金属線、または、１辺に固定された１本の金属線を回転させることによって、前記鏡または鏡連結体に形成された反射面の中心軸と前記基板との間の角度を調節することを特徴とする光モジュールの製造方法。
【請求項１０】
前記鏡または鏡連結体が、薄板であることを特徴とする請求項９に記載の光モジュールの製造方法。
【請求項１１】
前記基板上で前記金属線を回転させて、前記中心軸と前記基板との間の角度を調節した後、前記基板上に前記金属線を固定する工程を有することを特徴とする請求項９または１０に記載の光モジュールの製造方法。
【請求項１２】
前記基板上に配置された前記第１または第２の光部品上で前記金属線を回転させて、前記中心軸と前記基板との間の角度を調節した後、前記第１または第２の光部品上または前記基板上に前記金属線を固定する工程を有することを特徴とする請求項９または１０に記載の光モジュールの製造方法。
【請求項１３】
１つの加工台上に２枚の板を載置し、前記２枚の板上で前記金属線を回転させることによって、前記中心軸と前記２枚の板との間の角度が実質的に前記一定角度になるように調節した後、前記金属線を前記２枚の板に固定する工程と、前記基板上に配置された前記第１または第２の光部品上に、または、前記基板上に前記２枚の板を固定する工程と、を有することを特徴とする請求項９または１０に記載の光モジュールの製造方法。
【請求項１４】
１つの加工台上に２枚の板を載置し、前記２枚の板上で前記金属線を回転させることによって、前記中心軸と前記２枚の板との間の角度が実質的に前記一定角度になるように調節した後、前記金属線を前記２枚の板に固定する工程と、前記第１または第２の光部品上に前記２枚の板を固定する工程と、該第１の光部品または第２の光部品を前記基板上に固定する工程と、を有することを特徴とする請求項９または１０に記載の光モジュールの製造方法。
【請求項１５】
前記加工台上において、前記鏡、または、前記鏡連結体に連結されている各鏡に反射面を形成する工程を有することを特徴とする請求項１３または１４に記載の光モジュールの製造方法。
【請求項１６】
前記第１の光部品と前記第２の光部品とを、前記基板の互いに逆の主面側に配置することを特徴とする請求項９から１１、１３、１５のいずれかに記載の光モジュールの製造方法。
【請求項１７】
前記鏡または前記鏡連結体を透明充填剤に埋め込む工程を有することを特徴とする請求項９から１６のいずれかに記載の光モジュールの製造方法。
【請求項１】
基板と、光出射口を持つ第１の光部品と、光入射口を持つ第２の光部品と、前記第１と第２との光部品の間に、反射面の中心軸が前記基板の主面に対して一定角度をなすように固定された鏡と、を有する光モジュールにおいて、前記鏡が、薄板であって、透明充填部に埋め込まれていることを特徴とする光モジュール。
【請求項２】
前記一定角度が、実質的に４５度または１３５度であることを特徴とする請求項１に記載の光モジュール。
【請求項３】
前記鏡の２点に１端を固定された各１本の金属線の各１つの他端、または、前記鏡の１辺に固定された１本の金属線の両端が、前記基板に固定されていることを特徴とする請求項１または２に記載の光モジュール。
【請求項４】
前記鏡の２点に１端を固定された各１本の金属線の各１つの他端、または、前記鏡の１辺に固定された１本の金属線の両端を、前記基板、または、前記第１または第２の光部品に固定して、前記鏡が該第１または第２の光部品上に載置されていることを特徴とする請求項１または２に記載の光モジュール。
【請求項５】
前記各１つの他端または前記両端が、それぞれ、少なくとも１枚の板を介して、前記基板、または、前記第１または第２の光部品に固定されていることを特徴とする請求項３または４に記載の光モジュール。
【請求項６】
前記第１の光部品と前記第２の光部品とが、前記基板の互いに逆の主面側に配置されていることを特徴とする請求項１から３、５のいずれかに記載の光モジュール。
【請求項７】
前記透明充填部に埋め込まれている前記鏡が、前記基板の両主面上に配置されていることを特徴とする請求項６に記載の光モジュール。
【請求項８】
前記第１の光部品および／または前記第２の光部品が、光ファイバまたは光導波路であることを特徴とする請求項１から７のいずれかに記載の光モジュール。
【請求項９】
基板と、光出射口を持つ第１の光部品と、光入射口を持つ第２の光部品と、前記第１と第２との光部品の間に、反射面の中心軸が前記基板に対して一定角度をなすように固定された鏡と、を有する光モジュールの製造方法であって、鏡、または、複数の鏡が連結された鏡連結体の２点に１端を固定された各１本の金属線、または、１辺に固定された１本の金属線を回転させることによって、前記鏡または鏡連結体に形成された反射面の中心軸と前記基板との間の角度を調節することを特徴とする光モジュールの製造方法。
【請求項１０】
前記鏡または鏡連結体が、薄板であることを特徴とする請求項９に記載の光モジュールの製造方法。
【請求項１１】
前記基板上で前記金属線を回転させて、前記中心軸と前記基板との間の角度を調節した後、前記基板上に前記金属線を固定する工程を有することを特徴とする請求項９または１０に記載の光モジュールの製造方法。
【請求項１２】
前記基板上に配置された前記第１または第２の光部品上で前記金属線を回転させて、前記中心軸と前記基板との間の角度を調節した後、前記第１または第２の光部品上または前記基板上に前記金属線を固定する工程を有することを特徴とする請求項９または１０に記載の光モジュールの製造方法。
【請求項１３】
１つの加工台上に２枚の板を載置し、前記２枚の板上で前記金属線を回転させることによって、前記中心軸と前記２枚の板との間の角度が実質的に前記一定角度になるように調節した後、前記金属線を前記２枚の板に固定する工程と、前記基板上に配置された前記第１または第２の光部品上に、または、前記基板上に前記２枚の板を固定する工程と、を有することを特徴とする請求項９または１０に記載の光モジュールの製造方法。
【請求項１４】
１つの加工台上に２枚の板を載置し、前記２枚の板上で前記金属線を回転させることによって、前記中心軸と前記２枚の板との間の角度が実質的に前記一定角度になるように調節した後、前記金属線を前記２枚の板に固定する工程と、前記第１または第２の光部品上に前記２枚の板を固定する工程と、該第１の光部品または第２の光部品を前記基板上に固定する工程と、を有することを特徴とする請求項９または１０に記載の光モジュールの製造方法。
【請求項１５】
前記加工台上において、前記鏡、または、前記鏡連結体に連結されている各鏡に反射面を形成する工程を有することを特徴とする請求項１３または１４に記載の光モジュールの製造方法。
【請求項１６】
前記第１の光部品と前記第２の光部品とを、前記基板の互いに逆の主面側に配置することを特徴とする請求項９から１１、１３、１５のいずれかに記載の光モジュールの製造方法。
【請求項１７】
前記鏡または前記鏡連結体を透明充填剤に埋め込む工程を有することを特徴とする請求項９から１６のいずれかに記載の光モジュールの製造方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【公開番号】特開２００７−２５６２９８（Ｐ２００７−２５６２９８Ａ）
【公開日】平成１９年１０月４日（２００７．１０．４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００４−７９６１２（Ｐ２００４−７９６１２）
【出願日】平成１６年３月１９日（２００４．３．１９）
【国等の委託研究の成果に係る記載事項】（出願人による申告）国等の委託研究の成果に係る特許出願（平成１４年度新エネルギー・産業技術総合開発機構からの委託研究「超高密度電子ＳＩ技術の研究開発（エネルギー使用合理化技術開発）」）、産業活力再生特別措置法３０条の適用を受けるもの）
【出願人】（０００００４２３７）日本電気株式会社 (19,353)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１９年１０月４日（２００７．１０．４）
【国際特許分類】
【出願日】平成１６年３月１９日（２００４．３．１９）
【国等の委託研究の成果に係る記載事項】（出願人による申告）国等の委託研究の成果に係る特許出願（平成１４年度新エネルギー・産業技術総合開発機構からの委託研究「超高密度電子ＳＩ技術の研究開発（エネルギー使用合理化技術開発）」）、産業活力再生特別措置法３０条の適用を受けるもの）
【出願人】（０００００４２３７）日本電気株式会社 (19,353)
【Ｆターム（参考）】
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