光モジュール及びその製造方法
【課題】複数の部材からパッケージを組立てる必要がなく、製造コストが低減したパッケージを用いた光モジュールを提供する。
【解決手段】光モジュール１０は、パッケージ１と、このパッケージの一面１ａに一体化されて配された、光導波路３を固定するための部位２とを少なくとも備える。部位は、一面を貫通する方向に孔部２０を有し、光導波路をこの孔部内に挿設して固定する。また、この部位は、その内面をなす特定の２面２１ａ，２２ａが孔部を構成すると共に、互いに対向して配され、２面間に挟まれた光導波路が、この２面間を満たす接合材５により固定されている。
【解決手段】光モジュール１０は、パッケージ１と、このパッケージの一面１ａに一体化されて配された、光導波路３を固定するための部位２とを少なくとも備える。部位は、一面を貫通する方向に孔部２０を有し、光導波路をこの孔部内に挿設して固定する。また、この部位は、その内面をなす特定の２面２１ａ，２２ａが孔部を構成すると共に、互いに対向して配され、２面間に挟まれた光導波路が、この２面間を満たす接合材５により固定されている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光通信や光伝送技術及び光情報記録技術に用いられる光モジュールに係り、詳しくは、光モジュールを低コスト化せしめるパッケージ構造とその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
光モジュールは、これまで主にメトロ系や基幹系と呼ばれる中長距離の光通信用途に用いられてきた。ところが、近年はＦＴＴＨ（Fiber To The Home） などの普及により、基地局と一般家庭間においても光通信が行われるようになっている。さらに、機器内におけるデータ伝送の大容量化が進んでおり、将来はスーパーコンピュータにおける高速ルータのボード間やラック間配線、パーソナルコンピュータ（ＰＣ）等の機器内配線、ノートＰＣや携帯電話機等の内部配線として、光配線が用いられることが予想されている。
【０００３】
これに伴い、利用者の金銭的負担を減らす目的で、低価格な光モジュールが開発されるようになった。たとえば、表面をメタライズした光導波路をパッケージの筒状の光導波路固定部に挿入してはんだ固定するタイプの光モジュールが開発されている。このような光モジュールでは、光導波路固定部にフェルールやレセプタルクを用いないことで低コスト化を図っている。
【０００４】
具体的には、図９に示すように、ケース１０１と、筒状の光導波路固定部１０４とからパッケージを構成した光モジュールが提案されている（特許文献１参照）。この光モジュールでは、光導波路１０３の表面は一部メタライズされており、はんだ注入口１０４ａから注入されたはんだにより、光導波路１０３のメタライズ部１０３ａが筒状の光導波路固定部１０４に固定されている。
【０００５】
また、図１０に示すように、複数の板材からなるケース部１１２，１１３，１１４と、筒状の光導波路固定部１１５とからパッケージを構成した光モジュールが提案されている（特許文献２参照）。この光モジュールでは、光導波路１２１の表面の一部がメタライズされており、メタライズ面１２５と筒状の光導波路固定部１１５の内面とがはんだ１２４により固定されている。
【０００６】
しかしながら、特許文献１及び特許文献２に記載されたような従来の光モジュールでは、以下に挙げる二つの問題があった。
第一は、パッケージが複数の部材から構成されているため、パッケージの製造コストが高いという問題があった。
また、第二に、光導波路をパッケージにはんだ固定する際に、はんだを光導波路上に塗布する必要があるため、光導波路が調心位置からずれ易く、製造歩留まりが悪いという問題があった。
【０００７】
特に、特許文献１に記載された光モジュールでは、パッケージを構成するケース１０１と筒状の光導波路固定部１０４は、それぞれ個別に作製された後で溶接により一体化されるため、パッケージの製造コストが高いという問題があった。また、光導波路１０３を筒状の光導波路固定部１０４に固定する際には、はんだを筒状の光導波路固定部１０４のはんだ注入口１０４ａより供給して光導波路１０３の表面へ塗布する必要があり、塗布したはんだの重量により光導波路１０３が調心位置からずれ易く、製造歩留まりが悪いという問題があった。
【０００８】
また、特許文献２に記載された光モジュールでは、パッケージが複数の板材１１２，１１３，１１４と筒状の光導波路固定部１１５とを溶接により一体化することで構成されているため、パッケージの製造コストが高いという問題があった。また、光導波路１２１をパッケージの光導波路挿通穴に固定する際には、光導波路１２１のメタライズ部１２５をはんだコテで加熱しながらはんだ１２４を供給する必要があり、はんだコテや溶融前のはんだが光導波路１２１と接触して光導波路１２１が調心位置からずれてしまい、製造歩留まりが悪いという問題があった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開２００５−１６５２００号公報
【特許文献２】特開平７−１９１２３８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであって、複数の部材からパッケージを組立てる必要がなく、製造コストが低減したパッケージを用いた光モジュールを提供することを目的とする。
また、本発明は、光導波路が調心位置からずれることなく、光モジュールを歩留まり良く製造する方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明の請求項１に係る光モジュールは、半導体素子を内包するパッケージと、前記パッケージの一面に一体化されて配され、該一面を貫通する方向に孔部を有し、該孔部内に光導波路を挿設して該光導波路を固定するための部位と、を少なくとも備え、前記部位の内面をなす特定の２面が、前記孔部を構成すると共に、互いに対向して配されており、該２面間において前記光導波路が接合材により固定されていることを特徴とする。
【００１２】
本発明の請求項２に係る光モジュールは、請求項１の光モジュールにおいて、前記部位は、前記２面が前記パッケージの外部方向及び／又は内部方向に突出して配されていることを特徴とする。
【００１３】
本発明の請求項３に係る光モジュールは、請求項１又は２の光モジュールにおいて、前記２面は、前記接合材に対して毛細管現象を生じさせる隙間を備えていることを特徴とする。
【００１４】
本発明の請求項４に係る光モジュールの製造方法は、半導体素子を内包するパッケージと、前記パッケージの一面に一体化されて配され、該一面を貫通する方向に孔部を有し、該孔部内に光導波路を挿設して該光導波路を固定するための部位と、を少なくとも備え、前記部位の内面をなす特定の２面が、前記孔部を構成すると共に、互いに対向して配されており、該２面間において前記光導波路が接合材により固定されている光モジュールの製造方法であって、前記孔部内に光導波路を挿入する工程Ａと、前記２面間に毛細管現象により前記接合材を充填する工程Ｂと、前記孔部と前記光導波路との間に前記接合材が浸透した後に、前記接合材を硬化させる工程Ｃとを少なくとも備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１５】
本発明の光モジュールによれば、光導波路を固定するための部位が、半導体素子を内包するパッケージの一面に一体化されて配され、その内面をなす特定の２面間において光導波路が接合材により固定されている。ゆえに、光導波路を固定するための部位をパッケージとは別個に作製し、その後この部位をパッケージに一体化する必要がなく、パッケージの一面に一体化されて配された部位の内面をなす特定の２面において、光導波路を接合材により固定することができる。
したがって、複数の部材からパッケージを組立てる必要がなく、製造コストを低減するパッケージを用いた光モジュールを提供することができる。
【００１６】
本発明の光モジュールの製造方法によれば、半導体素子を内包するパッケージの一面を貫通する方向に有する孔部内に光導波路を挿入し、この光導波路を固定するための部位の内面をなす特定の２面間に毛細管現象により接合材を充填し、孔部と光導波路との間に接合材が浸透した後に接合材を硬化させる。ゆえに、接合材を光導波路上に直接塗布する必要がなく、接合材塗布時に光導波路を調心位置からずらしてしまう危険をなくすことができる。
したがって、光導波路が調心位置からずれることなく、光モジュールを歩留まり良く製造する方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明に係る光モジュールの一実施形態を示す図。
【図２】本発明に係る光モジュールを構成する部位の形状例を示す図。
【図３】本発明に係る光モジュールを構成する孔部の形状例を示す図。
【図４】本発明に係る光モジュールを構成する２面（第１部位片の内面と第２部位片の内面）の形状例を示す図。
【図５】本発明に係る光モジュールの製造方法を説明する図。
【図６】本発明に係る実施例１の光モジュールを示す図。
【図７】本発明に係る実施例２の光モジュールを示す図。
【図８】本発明に係る実施例３の光モジュールを示す図。
【図９】従来の第一の光モジュールを示す図。
【図１０】従来の第二の光モジュールを示す図。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、本発明を実施した光モジュールとその製造方法について、図面を参照して説明する。
図１は、本発明に係る光モジュールの一実施形態を示す図であり、図１（ａ）は光モジュールの正面図を、図１（ｂ）は図１（ａ）に示すＡ−Ａ線に沿う縦断面図を、図１（ｃ）は図１（ａ）に示すＢ−Ｂ線に沿う横断面図を、それぞれ表している。
図１に示すように、本発明に係る光モジュール１０は、パッケージ１と、このパッケージ１の一面１ａに一体化されて配された、光導波路３を固定するための部位２とを少なくとも備える。
【００１９】
パッケージ１は、基板４上に取り付けられ、この基板４に搭載されている半導体素子６や電子部品７等を内包する。
また、パッケージ１の材料としては、たとえば各種樹脂や金属、アルミナセラミクス、窒化アルミ等を挙げることができる。
【００２０】
基板４には、たとえばセラミック基板や樹脂基板等を用いることができる。
半導体素子６は、電気信号を光信号に変換して発信し、又は光信号を受信して電気信号に変換する光素子であり、たとえば光導波路３への光入射側端部ではレーザダイオード等の発光素子、光導波路３からの光出射側端部ではフォトダイオード等の受光素子が用いられる。
また、電子部品７は、たとえば発光素子の駆動用および／または受光素子の増幅用の集積回路（ＩＣ）とすることができる。
【００２１】
部位２は、一面１ａを貫通する方向に孔部２０を有し、この孔部２０内に光導波路３を挿設して光導波路３を固定する。また、この部位２は、その内面をなす特定の２面２１ａ，２２ａが、孔部２０を構成すると共に、互いに対向して配されており、この２面２１ａ，２２ａ間に挟まれた光導波路３が、２面２１ａ，２２ａ間を満たす接合材５により固定されている。
図１において、部位２は、一面１ａに対して垂直で、互いに対向する第１部位片２１と第２部位片２２を有し、それぞれの内面が２面２１ａ，２２ａを構成するものとして示されている。
【００２２】
また、部位２は、接合材５を毛細管現象により２面２１ａ，２２ａ間に吸い込み保持する機能を有する。この２面２１ａ，２２ａ間に接合材５を吸い上げて充填する場合、吸い上げられる接合材５の上昇高さｈ［ｍ］は、使用する接合材５の表面張力σ［Ｎ／ｍ］とその密度ρ［ｋｇ／ｍ３ ］、接合材５と内面の接触角θ［ｒａｄ］、２面２１ａ，２２ａの間隔ｄ［ｍ］を用いて、ｈ＝２σ・ｃｏｓθ／ρｇｄから求めることができる。ここで、ｇは重力加速度［ｍ／ｓ２ ］を表す。
【００２３】
表面に金めっきを施した金属パッケージと、はんだペーストと、外径φ０．１２ｍｍのメタルコートファイバを用いて、はんだ上昇高さを確認する実験を行った。その際、部位２の形状は図１に示すフラットな面として、その間隔はｄ＝０．５［ｍｍ］とした。実験サンプル５個のはんだの上昇高さは、平均でｈ＝１７．５［ｍｍ］であり、理論値ｈ＝１８［ｍｍ］に近い値が得られた。なお、理論値の算出には、σ＝０．１５［Ｎ／ｍ］、θ＝４５［ｒａｄ］、ρ＝７３７０［ｋｇ／ｍ３ ］、ｄ＝０．５［ｍｍ］、ｇ＝９．８［ｍ／ｓ２ ］を用いた。
【００２４】
したがって、接合材の選定と２面の間隔ｄの設定により、所望の接合材上昇高さｈを得ることができることが確認された。ただし、実際の接合材の上昇高さｈは、様々な阻害要因により一般的には理論値以下になる。理論値に近い接合材の上昇高さを得るには、部位の内面の２面と密着性・濡れ性の良い接合材を選んだり、表面改質により２面を接合材の濡れが良い状態にすることが有効である。
【００２５】
また、部位２を構成する２面２１ａ，２２ａの高さｌと、その間隔ｄは、挿入する光導波路３の大きさや、光導波路３を挿入する高さに合わせて設計する。光導波路３の固定強度を高くするには、光導波路３の周囲全体を接合材５で覆うことが望ましい。これを実現するには、接合材５の上昇高さｈが光導波路３の上面よりも高くなるように２面２１ａ，２２ａの間隔ｄを設定する必要がある。
【００２６】
また、２面２１ａ，２２ａの高さｌも、接合材５の上昇高さｈより高く設定する必要がある。このように、２面２１ａ，２２ａ間の接合材５の上昇高さｈは、２面２１ａ，２２ａ間の間隔ｄに依存し、２面２１ａ，２２ａの高さｌにより制限される。したがって、接合材５の上昇高さｈは、２面２１ａ，２２ａのその他の形状要素にはよらない。
また、接合材５の上昇高さｈは、２面２１ａ，２２ａの突出長さにはよらないが、光導波路３の固定強度は２面２１ａ，２２ａの突出長さに依存するので、必要な引張強度が得られるように設計するのが良い。
【００２７】
この部位２は、図２（ａ）に示すように、２面２１ａ，２２ａがパッケージ１の外部方向に突出して形成されたものとすることができる。
図２（ａ）は、部位の形状例を示す第１の形態の横断面図である。
図２（ａ）には、第１部位片２１Ａの内面２１ａと、第２部位片２２Ａの内面２２ａが２面を構成すると共に、孔部２０を構成し、パッケージ１の外部方向に突出して第１の形態の部位２Ａを形成するものとして示されている。
これにより、光導波路を固定するための部位２Ａが一体化したパッケージ１とすることができる。
【００２８】
また、部位２は、図２（ｂ）に示すように、２面２１ｂ，２２ｂがパッケージ１の内部方向に突出して形成されたものとしても良い。
図２（ｂ）は、部位の形状例を示す第２の形態の横断面図である。
図２（ｂ）には、第１部位片２１Ｂの内面２１ｂと、第２部位片２２Ｂの内面２２ｂが２面を構成すると共に、孔部２０を構成し、パッケージ１の内部方向に突出して第２の形態の部位２Ｂを形成するものとして示されている。
これにより、光導波路を固定するための部位２Ｂを一体化して有し、この部位２が外部に突出しないコンパクト化したパッケージ１とすることができる。
【００２９】
また、部位２は、図２（ｃ）に示すように、２面２１ｃ，２２ｃがパッケージ１の外部方向及び内部方向に突出して形成されたものとしても良い。
図２（ｃ）は、部位の形状例を示す第３の形態の横断面図である。
図２（ｃ）には、第１部位片２１Ｃの内面２１ｃと、第２部位片２２Ｃの内面２２ｃが２面を構成すると共に、孔部２０を構成し、パッケージ１の外部方向及び内部方向に突出して第３の形態の部位２Ｃを形成するものとして示されている。
これにより、光導波路を強固に固定する引張強度の大きい部位２Ｃを一体化して有するパッケージ１とすることができる。
【００３０】
また、部位２は、図２（ｄ）に示すように、パッケージの一面中央ではなく、端に寄って形成されたものとしても良い。
図２（ｄ）は、部位の形状例を示す第４の形態の横断面図である。
図２（ｄ）には、パッケージ１の一面１ａに隣接した他の一面１ｂにおける隣接部の一部を第２部位片２２Ｄとみなし、パッケージ１の一面１ａに設けられた第１部位片２１Ｄの内面２１ｄと、この第２部位片２２Ｄの内面２２ｄが２面を構成すると共に、孔部２０を構成し、パッケージ１の一面端部において第１部位片２１Ｄの内面２１ｄが内部方向に突出して第４の形態の部位２Ｄを形成するものとして示されている。
これにより、部位２に用いる原材料の使用量を軽減して低コスト化すると共に、設計を簡略化した部位２Ｄを一体化して有するパッケージ１とすることができる。
【００３１】
また、２面は、接合材５に対して毛細管現象を生じさせる隙間を形成するものであれば、その形状は特に限定されない。
したがって、上述のように、パッケージ１に設けられた第１部位片２１の内面２１ａと、第２部位片２２の内面２２ａが、その間隔を維持したまま垂直に構成された２面を示す第１の形態の他に、図３（ａ）乃至（ｃ）に示すように、様々な形状をした２面を構成する他の態様とすることもできる。
【００３２】
まず、図３（ａ）は、２面の形状例を示す第２の形態の横断面図である。
図３（ａ）には、パッケージ１に設けられた第１部位片２３の内面２３ａと、第２部位片２４の内面２４ａが２面を構成し、その間隔が徐々に拡がる又は徐々に狭まるように構成された２面が示されている。
図３（ａ）の構成例とした場合には、接合材５を充填する側の２面の間隔を極力狭まったものとし、接合材５の吸い込み充填を行い易いものとすることができる。
【００３３】
また、図３（ｂ）は、２面の形状例を示す第３の形態の横断面図である。
図３（ｂ）には、パッケージ１に設けられた第１部位片２５の内面２５ａと、第２部位片２６の内面２６ａが２面を構成し、その間隔が、光導波路３に近づくに連れて徐々に拡がり、光導波路３から離れるに連れて徐々に狭まるように構成された２面が示されている。
図３（ｂ）の構成例とした場合にも、図３（ａ）の構成例と同様に、光導波路３を挟み込む部分以外の２面の間隔を極力狭くし、２面間へ接合材５を効率良くかつ迅速に充填することができる。また、図３（ｂ）の構成例とした場合には、図１の構成例における部位２の形状に比較して、接合材５をより高い位置まで吸い上げることができる。
【００３４】
また、図３（ｃ）は、２面の形状例を示す第４の形態の横断面図である。
図３（ｃ）には、パッケージ１に設けられた第１部位片２７の内面２７ａと、第２部位片２８の内面２８ａが２面を構成し、その間隔を維持したまま傾斜して構成された２面が示されている。
図３（ｃ）の構成例とした場合には、光導波路３の真下（図中の下方を指す）以外の任意の位置においても接合材５を塗布し吸い上げることができる。
【００３５】
また、孔部２０は、図４（ａ）に示すように、周囲が閉じられた丸穴状の孔部２０Ａでも良いし、図４（ｂ）のように、周囲に開放部を有する溝形状の孔部２０Ｂでも良い。丸穴状の孔部２０Ａの場合は、光導波路３を保持しながら容易に固定することができる。また、溝形状の孔部２０Ｂの場合は、孔部の形成が容易であると共に、孔部内への光導波路の挿設も容易に行うものとすることができる。
【００３６】
光導波路３は、屈折率の大きいコアと、このコアの周囲に接して設けられる屈折率の小さいクラッドとにより形成され、コアに入射した光信号を、コアとクラッドとの境界で全反射を繰り返しながら伝搬する。この光導波路３には、光ファイバやプラスチック光ファイバ、石英光導波路、高分子光導波路等を用いることができる。また、表面の一部または全体を金属でメタライズした光導波路を使用しても良い。光導波路のメタライズは、スパッタ蒸着や無電解めっき、電解めっきなどの手法を用いることで実現できる。この光導波路３は、半導体素子６と位置合わせをして光結合する。
図１（ｂ）および図１（ｃ）において、光導波路３は、光ファイバ素線３１と、メタルコート部３２と、被覆材３３と、から構成する光ファイバとして示されている。
【００３７】
接合材５は、光半導体素子６等をパッケージ１内に封止することによって、埃や湿気から光半導体素子６等を守り、光モジュール１０の信頼性を高める役割を有する。
この接合材５には、ＵＶ硬化型や熱硬化型の接着剤（樹脂）、銀ペースト、はんだ、などを用いることができる。はんだとしては、ソフトソルダーと呼ばれるＰｂ、Ｓｎ、Ｉｎ系合金はんだ、ハードソルダーと呼ばれるＡｕ−Ｇｅ等のＡｕ系合金はんだのどちらを用いても良い。また、固形はんだだけではなく、クリームはんだやソルダーペーストと呼ばれるはんだペーストを用いても良い。
【００３８】
次に、本発明を実施した光モジュールの製造方法の一例を説明する。
図５は、本発明に係る光モジュールの製造方法を順次示す正面図である。
はじめに、図５（ａ）に示すように、第１部位片２１と第２部位片２２との間に有する孔部２０内に光導波路３を設置する。
次いで、図５（ｂ）に示すように、第１部位片２１の内面２１ａと第２部位片２２の内面２２ａとで構成された２面間における基板４上に接合材５ａを供給する。
引き続き、図５（ｃ）に示すように、この２面２１ａ，２２ａ間に毛細管現象により接合材５ａを充填する。この際、接合材５ａが、固形はんだやはんだペースト状の場合、接合材５ａを溶融する。
そして、孔部２０と光導波路３との間に接合材５ａが浸透した後に、この接合材５ａを硬化（又は固化）させることで、光導波路３を接合材５で固定し、図１乃至図３に示す光モジュール１０を製造することができる。
【００３９】
本実施の形態による製造方法によれば、光モジュールの製造中に光導波路が調心位置からずれることがないので、高性能な光モジュールを作製することができ、歩留まりを向上させることができる。
【００４０】
次に、本発明の実施例について説明する。
＜実施例１＞
図６は、本発明に係る実施例１の光モジュールを示す図であり、図６（ａ）は光モジュールの正面図を、図６（ｂ）は図６（ａ）に示すＣ−Ｃ線に沿う縦断面図を、図６（ｃ）は図６（ａ）に示すＤ−Ｄ線に沿う横断面図を、それぞれ表している。
実施例１に係る光モジュール１０Ａは、外力による破損を防ぐために、強度の高い銅合金パッケージ１Ａを用いると共に、はんだ接合材５Ａを用いた。
また、パッケージ１Ａは、このはんだ接合材５Ａの濡れ性を良くするため、及び金属の酸化を防ぐために、表面全体を金でめっきした。図中符号８は、金でめっきしたメタルコート部を示す。
さらに、はんだ接合材５Ａの濡れ性をより良くするため、パッケージ１Ａの表面をプラズマ洗浄により改質した。
【００４１】
基板４Ａには、放熱性の良いセラミックス基板を使用し、光半導体素子６の発熱を抑えるようにした。
また、光導波路３には、メタルコートファイバを使用した。
そして、孔部２０を構成する第１部位片２１の内面２１ａと第２部位片２２の内面２２ａとの２面間にメタルコートファイバ３を設置し、上述した光モジュールの製造方法に基づいてはんだ接合材５Ａでパッケージ１Ａにメタルコートファイバ３を固定して、メタルコートファイバ３の引張に対する耐久性を高めた。
【００４２】
また、本実施例の光モジュール１０Ａでは、パッケージ１Ａ内を乾燥窒素又は乾燥ヘリウムで満たした状態で、金属パッケージ１Ａとセラミックス基板４Ａとメタルコートファイバ３とをはんだ接合することで、パッケージ１Ａを機密封止し、光モジュール１０Ａ内の光半導体素子６や電子部品７、電気回路を湿気から保護した。
【００４３】
以上のように実施例１によれば、第一に、光導波路を固定するための部位がパッケージの一部として一体に作製されていることにより、従来の光モジュールのように複数の部材からパッケージを組立てる必要がなく、パッケージの製造コストを安くすることができるという利点がある。
【００４４】
第二に、部位に接合材の吸い上げ機能があることにより、接合材を光導波路上に直接塗布する必要がないので、従来の光モジュールのように接合材塗布時に光導波路を調心位置からずらしてしまう危険がなく、光ジュールの製造歩留まりが良いものとすることができる。
【００４５】
第三に、部位の表面を、はんだ濡れ性の良い金属で覆っていることにより、はんだ付け不良や封止ミスを起しにくく、光モジュールの製造歩留まりが良いものとすることができる。また、パッケージ材料にはんだ濡れ性を求める必要がないので、価格の安い材料を選ぶことができ、光モジュールの価格を安くすることができる。
【００４６】
第四に、メタルコートファイバを用いることで光導波路の表面に金属がメタライズされていることにより、光導波路が部位にはんだを介して金属結合されているので、光導波路の引張りに対して強い耐久性が得られる。
【００４７】
＜実施例２＞
図７は、本発明に係る実施例１の光モジュールを示す図であり、図７（ａ）は光モジュールの正面図を、図７（ｂ）は図７（ａ）に示すＥ−Ｅ線に沿う縦断面図を、図７（ｃ）は図７（ａ）に示すＦ−Ｆ線に沿う横断面図を、それぞれ表している。
実施例２に係る光モジュール１０Ｂは、実施例１に係る光モジュール１０Ａと概ね同じ構造だが、パッケージと、基板と、接合材の材料に樹脂を用いた点が異なる。すなわち、樹脂パッケージ１Ｂと、樹脂基板４Ｂと、樹脂接合材５Ｂを用いた。
【００４８】
また、光導波路３には、メタルコートファイバを使用した。
そして、孔部２０を構成する第１部位片２１の内面２１ａと第２部位片２２の内面２２ａとの２面間にメタルコートファイバ３を設置し、上述した光モジュールの製造方法に基づいて樹脂接合材５Ｂでパッケージ１Ｂにメタルコートファイバ３を固定すると共に、パッケージ１Ｂを樹脂基板４Ｂと樹脂接合することで封止し、光モジュール１０Ｂ内の光半導体素子６や電子部品７、電気回路を湿気から保護した。
【００４９】
以上のように実施例２によれば、実施例１で述べた光モジュールの気密封止パッケージと比較すると信頼性の面で劣るが、材料に樹脂を用いているので部材費が安く、光モジュールのコストを安くすることができる。
【００５０】
＜実施例３＞
図８は、本発明に係る実施例１の光モジュールを示す図であり、図８（ａ）は光モジュールの正面図を、図８（ｂ）は図８（ａ）に示すＧ−Ｇ線に沿う縦断面図を、図８（ｃ）は図８（ａ）に示すＨ−Ｈ線に沿う横断面図を、それぞれ表している。
実施例３に係る光モジュール１０Ｃは、実施例２に係る光モジュール１０Ｂと概ね同じ構造だが、はんだ接合材５Ａが用いられており、対向する２面２１ａ，２２ａの表面にメタライズがなされている点が異なる。すなわち、樹脂パッケージ１Ｂと、樹脂基板４Ｂと、はんだ接合材５Ａを用いた。
【００５１】
また、図中符号９は、メタライズがなされたメタルコート部を示す。メタライズする範囲は、２面２１ａ，２２ａの表面に限らず、パッケージ１Ｂの全体をメタライズしても良い。メタライズの方法としては、スパッタ蒸着や無電解めっき、ＭＩＤなどの手法がある。メタライズする金属は、はんだ濡れ性の良い金や錫、ニッケルなどが好ましい。
さらに、はんだ濡れ性をよりよくするため、２面２１ａ，２２ａのメタルコート部９をプラズマ洗浄しておくと良い。
【００５２】
以上のように実施例３によれば、２面２１ａ，２２ａ表面にはんだ濡れ性の良い金属がメタライズされているので、直接はんだが濡れない樹脂パッケージ１Ｂでも光導波路３を良好にはんだ固定することができる。なお、樹脂パッケージ１Ｂの代わりに、セラミックスパッケージを用いた場合にも、同様の利点がある。
【００５３】
以上説明したように、本発明によれば、従来の光モジュールに比べて、パッケージを構成する部材数が少ないので、パッケージの製造コストを安くすることができる。
また、光導波路に直接触れずに接合材を供給することができるので、光モジュールの製造歩留まりが良く、光モジュールの製造コストを安くすることができる。
【符号の説明】
【００５４】
１ パッケージ、１ａ 一面、２ 部位、３ 光導波路、４ 基板、５ 接合材、６ 光半導体素子、７ 電子部品、８，９ メタルコート（メタライズ）部、１０ 光モジュール、２０ 孔部、２１ 第１部位片、２１ａ （第１部位片の）内面、２２ 第２部位片、２２ａ （第２部位片の）内面、３１ 素線、３２ メタルコート（メタライズ）部、３３ 被覆材。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光通信や光伝送技術及び光情報記録技術に用いられる光モジュールに係り、詳しくは、光モジュールを低コスト化せしめるパッケージ構造とその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
光モジュールは、これまで主にメトロ系や基幹系と呼ばれる中長距離の光通信用途に用いられてきた。ところが、近年はＦＴＴＨ（Fiber To The Home） などの普及により、基地局と一般家庭間においても光通信が行われるようになっている。さらに、機器内におけるデータ伝送の大容量化が進んでおり、将来はスーパーコンピュータにおける高速ルータのボード間やラック間配線、パーソナルコンピュータ（ＰＣ）等の機器内配線、ノートＰＣや携帯電話機等の内部配線として、光配線が用いられることが予想されている。
【０００３】
これに伴い、利用者の金銭的負担を減らす目的で、低価格な光モジュールが開発されるようになった。たとえば、表面をメタライズした光導波路をパッケージの筒状の光導波路固定部に挿入してはんだ固定するタイプの光モジュールが開発されている。このような光モジュールでは、光導波路固定部にフェルールやレセプタルクを用いないことで低コスト化を図っている。
【０００４】
具体的には、図９に示すように、ケース１０１と、筒状の光導波路固定部１０４とからパッケージを構成した光モジュールが提案されている（特許文献１参照）。この光モジュールでは、光導波路１０３の表面は一部メタライズされており、はんだ注入口１０４ａから注入されたはんだにより、光導波路１０３のメタライズ部１０３ａが筒状の光導波路固定部１０４に固定されている。
【０００５】
また、図１０に示すように、複数の板材からなるケース部１１２，１１３，１１４と、筒状の光導波路固定部１１５とからパッケージを構成した光モジュールが提案されている（特許文献２参照）。この光モジュールでは、光導波路１２１の表面の一部がメタライズされており、メタライズ面１２５と筒状の光導波路固定部１１５の内面とがはんだ１２４により固定されている。
【０００６】
しかしながら、特許文献１及び特許文献２に記載されたような従来の光モジュールでは、以下に挙げる二つの問題があった。
第一は、パッケージが複数の部材から構成されているため、パッケージの製造コストが高いという問題があった。
また、第二に、光導波路をパッケージにはんだ固定する際に、はんだを光導波路上に塗布する必要があるため、光導波路が調心位置からずれ易く、製造歩留まりが悪いという問題があった。
【０００７】
特に、特許文献１に記載された光モジュールでは、パッケージを構成するケース１０１と筒状の光導波路固定部１０４は、それぞれ個別に作製された後で溶接により一体化されるため、パッケージの製造コストが高いという問題があった。また、光導波路１０３を筒状の光導波路固定部１０４に固定する際には、はんだを筒状の光導波路固定部１０４のはんだ注入口１０４ａより供給して光導波路１０３の表面へ塗布する必要があり、塗布したはんだの重量により光導波路１０３が調心位置からずれ易く、製造歩留まりが悪いという問題があった。
【０００８】
また、特許文献２に記載された光モジュールでは、パッケージが複数の板材１１２，１１３，１１４と筒状の光導波路固定部１１５とを溶接により一体化することで構成されているため、パッケージの製造コストが高いという問題があった。また、光導波路１２１をパッケージの光導波路挿通穴に固定する際には、光導波路１２１のメタライズ部１２５をはんだコテで加熱しながらはんだ１２４を供給する必要があり、はんだコテや溶融前のはんだが光導波路１２１と接触して光導波路１２１が調心位置からずれてしまい、製造歩留まりが悪いという問題があった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開２００５−１６５２００号公報
【特許文献２】特開平７−１９１２３８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであって、複数の部材からパッケージを組立てる必要がなく、製造コストが低減したパッケージを用いた光モジュールを提供することを目的とする。
また、本発明は、光導波路が調心位置からずれることなく、光モジュールを歩留まり良く製造する方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明の請求項１に係る光モジュールは、半導体素子を内包するパッケージと、前記パッケージの一面に一体化されて配され、該一面を貫通する方向に孔部を有し、該孔部内に光導波路を挿設して該光導波路を固定するための部位と、を少なくとも備え、前記部位の内面をなす特定の２面が、前記孔部を構成すると共に、互いに対向して配されており、該２面間において前記光導波路が接合材により固定されていることを特徴とする。
【００１２】
本発明の請求項２に係る光モジュールは、請求項１の光モジュールにおいて、前記部位は、前記２面が前記パッケージの外部方向及び／又は内部方向に突出して配されていることを特徴とする。
【００１３】
本発明の請求項３に係る光モジュールは、請求項１又は２の光モジュールにおいて、前記２面は、前記接合材に対して毛細管現象を生じさせる隙間を備えていることを特徴とする。
【００１４】
本発明の請求項４に係る光モジュールの製造方法は、半導体素子を内包するパッケージと、前記パッケージの一面に一体化されて配され、該一面を貫通する方向に孔部を有し、該孔部内に光導波路を挿設して該光導波路を固定するための部位と、を少なくとも備え、前記部位の内面をなす特定の２面が、前記孔部を構成すると共に、互いに対向して配されており、該２面間において前記光導波路が接合材により固定されている光モジュールの製造方法であって、前記孔部内に光導波路を挿入する工程Ａと、前記２面間に毛細管現象により前記接合材を充填する工程Ｂと、前記孔部と前記光導波路との間に前記接合材が浸透した後に、前記接合材を硬化させる工程Ｃとを少なくとも備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１５】
本発明の光モジュールによれば、光導波路を固定するための部位が、半導体素子を内包するパッケージの一面に一体化されて配され、その内面をなす特定の２面間において光導波路が接合材により固定されている。ゆえに、光導波路を固定するための部位をパッケージとは別個に作製し、その後この部位をパッケージに一体化する必要がなく、パッケージの一面に一体化されて配された部位の内面をなす特定の２面において、光導波路を接合材により固定することができる。
したがって、複数の部材からパッケージを組立てる必要がなく、製造コストを低減するパッケージを用いた光モジュールを提供することができる。
【００１６】
本発明の光モジュールの製造方法によれば、半導体素子を内包するパッケージの一面を貫通する方向に有する孔部内に光導波路を挿入し、この光導波路を固定するための部位の内面をなす特定の２面間に毛細管現象により接合材を充填し、孔部と光導波路との間に接合材が浸透した後に接合材を硬化させる。ゆえに、接合材を光導波路上に直接塗布する必要がなく、接合材塗布時に光導波路を調心位置からずらしてしまう危険をなくすことができる。
したがって、光導波路が調心位置からずれることなく、光モジュールを歩留まり良く製造する方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明に係る光モジュールの一実施形態を示す図。
【図２】本発明に係る光モジュールを構成する部位の形状例を示す図。
【図３】本発明に係る光モジュールを構成する孔部の形状例を示す図。
【図４】本発明に係る光モジュールを構成する２面（第１部位片の内面と第２部位片の内面）の形状例を示す図。
【図５】本発明に係る光モジュールの製造方法を説明する図。
【図６】本発明に係る実施例１の光モジュールを示す図。
【図７】本発明に係る実施例２の光モジュールを示す図。
【図８】本発明に係る実施例３の光モジュールを示す図。
【図９】従来の第一の光モジュールを示す図。
【図１０】従来の第二の光モジュールを示す図。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、本発明を実施した光モジュールとその製造方法について、図面を参照して説明する。
図１は、本発明に係る光モジュールの一実施形態を示す図であり、図１（ａ）は光モジュールの正面図を、図１（ｂ）は図１（ａ）に示すＡ−Ａ線に沿う縦断面図を、図１（ｃ）は図１（ａ）に示すＢ−Ｂ線に沿う横断面図を、それぞれ表している。
図１に示すように、本発明に係る光モジュール１０は、パッケージ１と、このパッケージ１の一面１ａに一体化されて配された、光導波路３を固定するための部位２とを少なくとも備える。
【００１９】
パッケージ１は、基板４上に取り付けられ、この基板４に搭載されている半導体素子６や電子部品７等を内包する。
また、パッケージ１の材料としては、たとえば各種樹脂や金属、アルミナセラミクス、窒化アルミ等を挙げることができる。
【００２０】
基板４には、たとえばセラミック基板や樹脂基板等を用いることができる。
半導体素子６は、電気信号を光信号に変換して発信し、又は光信号を受信して電気信号に変換する光素子であり、たとえば光導波路３への光入射側端部ではレーザダイオード等の発光素子、光導波路３からの光出射側端部ではフォトダイオード等の受光素子が用いられる。
また、電子部品７は、たとえば発光素子の駆動用および／または受光素子の増幅用の集積回路（ＩＣ）とすることができる。
【００２１】
部位２は、一面１ａを貫通する方向に孔部２０を有し、この孔部２０内に光導波路３を挿設して光導波路３を固定する。また、この部位２は、その内面をなす特定の２面２１ａ，２２ａが、孔部２０を構成すると共に、互いに対向して配されており、この２面２１ａ，２２ａ間に挟まれた光導波路３が、２面２１ａ，２２ａ間を満たす接合材５により固定されている。
図１において、部位２は、一面１ａに対して垂直で、互いに対向する第１部位片２１と第２部位片２２を有し、それぞれの内面が２面２１ａ，２２ａを構成するものとして示されている。
【００２２】
また、部位２は、接合材５を毛細管現象により２面２１ａ，２２ａ間に吸い込み保持する機能を有する。この２面２１ａ，２２ａ間に接合材５を吸い上げて充填する場合、吸い上げられる接合材５の上昇高さｈ［ｍ］は、使用する接合材５の表面張力σ［Ｎ／ｍ］とその密度ρ［ｋｇ／ｍ３ ］、接合材５と内面の接触角θ［ｒａｄ］、２面２１ａ，２２ａの間隔ｄ［ｍ］を用いて、ｈ＝２σ・ｃｏｓθ／ρｇｄから求めることができる。ここで、ｇは重力加速度［ｍ／ｓ２ ］を表す。
【００２３】
表面に金めっきを施した金属パッケージと、はんだペーストと、外径φ０．１２ｍｍのメタルコートファイバを用いて、はんだ上昇高さを確認する実験を行った。その際、部位２の形状は図１に示すフラットな面として、その間隔はｄ＝０．５［ｍｍ］とした。実験サンプル５個のはんだの上昇高さは、平均でｈ＝１７．５［ｍｍ］であり、理論値ｈ＝１８［ｍｍ］に近い値が得られた。なお、理論値の算出には、σ＝０．１５［Ｎ／ｍ］、θ＝４５［ｒａｄ］、ρ＝７３７０［ｋｇ／ｍ３ ］、ｄ＝０．５［ｍｍ］、ｇ＝９．８［ｍ／ｓ２ ］を用いた。
【００２４】
したがって、接合材の選定と２面の間隔ｄの設定により、所望の接合材上昇高さｈを得ることができることが確認された。ただし、実際の接合材の上昇高さｈは、様々な阻害要因により一般的には理論値以下になる。理論値に近い接合材の上昇高さを得るには、部位の内面の２面と密着性・濡れ性の良い接合材を選んだり、表面改質により２面を接合材の濡れが良い状態にすることが有効である。
【００２５】
また、部位２を構成する２面２１ａ，２２ａの高さｌと、その間隔ｄは、挿入する光導波路３の大きさや、光導波路３を挿入する高さに合わせて設計する。光導波路３の固定強度を高くするには、光導波路３の周囲全体を接合材５で覆うことが望ましい。これを実現するには、接合材５の上昇高さｈが光導波路３の上面よりも高くなるように２面２１ａ，２２ａの間隔ｄを設定する必要がある。
【００２６】
また、２面２１ａ，２２ａの高さｌも、接合材５の上昇高さｈより高く設定する必要がある。このように、２面２１ａ，２２ａ間の接合材５の上昇高さｈは、２面２１ａ，２２ａ間の間隔ｄに依存し、２面２１ａ，２２ａの高さｌにより制限される。したがって、接合材５の上昇高さｈは、２面２１ａ，２２ａのその他の形状要素にはよらない。
また、接合材５の上昇高さｈは、２面２１ａ，２２ａの突出長さにはよらないが、光導波路３の固定強度は２面２１ａ，２２ａの突出長さに依存するので、必要な引張強度が得られるように設計するのが良い。
【００２７】
この部位２は、図２（ａ）に示すように、２面２１ａ，２２ａがパッケージ１の外部方向に突出して形成されたものとすることができる。
図２（ａ）は、部位の形状例を示す第１の形態の横断面図である。
図２（ａ）には、第１部位片２１Ａの内面２１ａと、第２部位片２２Ａの内面２２ａが２面を構成すると共に、孔部２０を構成し、パッケージ１の外部方向に突出して第１の形態の部位２Ａを形成するものとして示されている。
これにより、光導波路を固定するための部位２Ａが一体化したパッケージ１とすることができる。
【００２８】
また、部位２は、図２（ｂ）に示すように、２面２１ｂ，２２ｂがパッケージ１の内部方向に突出して形成されたものとしても良い。
図２（ｂ）は、部位の形状例を示す第２の形態の横断面図である。
図２（ｂ）には、第１部位片２１Ｂの内面２１ｂと、第２部位片２２Ｂの内面２２ｂが２面を構成すると共に、孔部２０を構成し、パッケージ１の内部方向に突出して第２の形態の部位２Ｂを形成するものとして示されている。
これにより、光導波路を固定するための部位２Ｂを一体化して有し、この部位２が外部に突出しないコンパクト化したパッケージ１とすることができる。
【００２９】
また、部位２は、図２（ｃ）に示すように、２面２１ｃ，２２ｃがパッケージ１の外部方向及び内部方向に突出して形成されたものとしても良い。
図２（ｃ）は、部位の形状例を示す第３の形態の横断面図である。
図２（ｃ）には、第１部位片２１Ｃの内面２１ｃと、第２部位片２２Ｃの内面２２ｃが２面を構成すると共に、孔部２０を構成し、パッケージ１の外部方向及び内部方向に突出して第３の形態の部位２Ｃを形成するものとして示されている。
これにより、光導波路を強固に固定する引張強度の大きい部位２Ｃを一体化して有するパッケージ１とすることができる。
【００３０】
また、部位２は、図２（ｄ）に示すように、パッケージの一面中央ではなく、端に寄って形成されたものとしても良い。
図２（ｄ）は、部位の形状例を示す第４の形態の横断面図である。
図２（ｄ）には、パッケージ１の一面１ａに隣接した他の一面１ｂにおける隣接部の一部を第２部位片２２Ｄとみなし、パッケージ１の一面１ａに設けられた第１部位片２１Ｄの内面２１ｄと、この第２部位片２２Ｄの内面２２ｄが２面を構成すると共に、孔部２０を構成し、パッケージ１の一面端部において第１部位片２１Ｄの内面２１ｄが内部方向に突出して第４の形態の部位２Ｄを形成するものとして示されている。
これにより、部位２に用いる原材料の使用量を軽減して低コスト化すると共に、設計を簡略化した部位２Ｄを一体化して有するパッケージ１とすることができる。
【００３１】
また、２面は、接合材５に対して毛細管現象を生じさせる隙間を形成するものであれば、その形状は特に限定されない。
したがって、上述のように、パッケージ１に設けられた第１部位片２１の内面２１ａと、第２部位片２２の内面２２ａが、その間隔を維持したまま垂直に構成された２面を示す第１の形態の他に、図３（ａ）乃至（ｃ）に示すように、様々な形状をした２面を構成する他の態様とすることもできる。
【００３２】
まず、図３（ａ）は、２面の形状例を示す第２の形態の横断面図である。
図３（ａ）には、パッケージ１に設けられた第１部位片２３の内面２３ａと、第２部位片２４の内面２４ａが２面を構成し、その間隔が徐々に拡がる又は徐々に狭まるように構成された２面が示されている。
図３（ａ）の構成例とした場合には、接合材５を充填する側の２面の間隔を極力狭まったものとし、接合材５の吸い込み充填を行い易いものとすることができる。
【００３３】
また、図３（ｂ）は、２面の形状例を示す第３の形態の横断面図である。
図３（ｂ）には、パッケージ１に設けられた第１部位片２５の内面２５ａと、第２部位片２６の内面２６ａが２面を構成し、その間隔が、光導波路３に近づくに連れて徐々に拡がり、光導波路３から離れるに連れて徐々に狭まるように構成された２面が示されている。
図３（ｂ）の構成例とした場合にも、図３（ａ）の構成例と同様に、光導波路３を挟み込む部分以外の２面の間隔を極力狭くし、２面間へ接合材５を効率良くかつ迅速に充填することができる。また、図３（ｂ）の構成例とした場合には、図１の構成例における部位２の形状に比較して、接合材５をより高い位置まで吸い上げることができる。
【００３４】
また、図３（ｃ）は、２面の形状例を示す第４の形態の横断面図である。
図３（ｃ）には、パッケージ１に設けられた第１部位片２７の内面２７ａと、第２部位片２８の内面２８ａが２面を構成し、その間隔を維持したまま傾斜して構成された２面が示されている。
図３（ｃ）の構成例とした場合には、光導波路３の真下（図中の下方を指す）以外の任意の位置においても接合材５を塗布し吸い上げることができる。
【００３５】
また、孔部２０は、図４（ａ）に示すように、周囲が閉じられた丸穴状の孔部２０Ａでも良いし、図４（ｂ）のように、周囲に開放部を有する溝形状の孔部２０Ｂでも良い。丸穴状の孔部２０Ａの場合は、光導波路３を保持しながら容易に固定することができる。また、溝形状の孔部２０Ｂの場合は、孔部の形成が容易であると共に、孔部内への光導波路の挿設も容易に行うものとすることができる。
【００３６】
光導波路３は、屈折率の大きいコアと、このコアの周囲に接して設けられる屈折率の小さいクラッドとにより形成され、コアに入射した光信号を、コアとクラッドとの境界で全反射を繰り返しながら伝搬する。この光導波路３には、光ファイバやプラスチック光ファイバ、石英光導波路、高分子光導波路等を用いることができる。また、表面の一部または全体を金属でメタライズした光導波路を使用しても良い。光導波路のメタライズは、スパッタ蒸着や無電解めっき、電解めっきなどの手法を用いることで実現できる。この光導波路３は、半導体素子６と位置合わせをして光結合する。
図１（ｂ）および図１（ｃ）において、光導波路３は、光ファイバ素線３１と、メタルコート部３２と、被覆材３３と、から構成する光ファイバとして示されている。
【００３７】
接合材５は、光半導体素子６等をパッケージ１内に封止することによって、埃や湿気から光半導体素子６等を守り、光モジュール１０の信頼性を高める役割を有する。
この接合材５には、ＵＶ硬化型や熱硬化型の接着剤（樹脂）、銀ペースト、はんだ、などを用いることができる。はんだとしては、ソフトソルダーと呼ばれるＰｂ、Ｓｎ、Ｉｎ系合金はんだ、ハードソルダーと呼ばれるＡｕ−Ｇｅ等のＡｕ系合金はんだのどちらを用いても良い。また、固形はんだだけではなく、クリームはんだやソルダーペーストと呼ばれるはんだペーストを用いても良い。
【００３８】
次に、本発明を実施した光モジュールの製造方法の一例を説明する。
図５は、本発明に係る光モジュールの製造方法を順次示す正面図である。
はじめに、図５（ａ）に示すように、第１部位片２１と第２部位片２２との間に有する孔部２０内に光導波路３を設置する。
次いで、図５（ｂ）に示すように、第１部位片２１の内面２１ａと第２部位片２２の内面２２ａとで構成された２面間における基板４上に接合材５ａを供給する。
引き続き、図５（ｃ）に示すように、この２面２１ａ，２２ａ間に毛細管現象により接合材５ａを充填する。この際、接合材５ａが、固形はんだやはんだペースト状の場合、接合材５ａを溶融する。
そして、孔部２０と光導波路３との間に接合材５ａが浸透した後に、この接合材５ａを硬化（又は固化）させることで、光導波路３を接合材５で固定し、図１乃至図３に示す光モジュール１０を製造することができる。
【００３９】
本実施の形態による製造方法によれば、光モジュールの製造中に光導波路が調心位置からずれることがないので、高性能な光モジュールを作製することができ、歩留まりを向上させることができる。
【００４０】
次に、本発明の実施例について説明する。
＜実施例１＞
図６は、本発明に係る実施例１の光モジュールを示す図であり、図６（ａ）は光モジュールの正面図を、図６（ｂ）は図６（ａ）に示すＣ−Ｃ線に沿う縦断面図を、図６（ｃ）は図６（ａ）に示すＤ−Ｄ線に沿う横断面図を、それぞれ表している。
実施例１に係る光モジュール１０Ａは、外力による破損を防ぐために、強度の高い銅合金パッケージ１Ａを用いると共に、はんだ接合材５Ａを用いた。
また、パッケージ１Ａは、このはんだ接合材５Ａの濡れ性を良くするため、及び金属の酸化を防ぐために、表面全体を金でめっきした。図中符号８は、金でめっきしたメタルコート部を示す。
さらに、はんだ接合材５Ａの濡れ性をより良くするため、パッケージ１Ａの表面をプラズマ洗浄により改質した。
【００４１】
基板４Ａには、放熱性の良いセラミックス基板を使用し、光半導体素子６の発熱を抑えるようにした。
また、光導波路３には、メタルコートファイバを使用した。
そして、孔部２０を構成する第１部位片２１の内面２１ａと第２部位片２２の内面２２ａとの２面間にメタルコートファイバ３を設置し、上述した光モジュールの製造方法に基づいてはんだ接合材５Ａでパッケージ１Ａにメタルコートファイバ３を固定して、メタルコートファイバ３の引張に対する耐久性を高めた。
【００４２】
また、本実施例の光モジュール１０Ａでは、パッケージ１Ａ内を乾燥窒素又は乾燥ヘリウムで満たした状態で、金属パッケージ１Ａとセラミックス基板４Ａとメタルコートファイバ３とをはんだ接合することで、パッケージ１Ａを機密封止し、光モジュール１０Ａ内の光半導体素子６や電子部品７、電気回路を湿気から保護した。
【００４３】
以上のように実施例１によれば、第一に、光導波路を固定するための部位がパッケージの一部として一体に作製されていることにより、従来の光モジュールのように複数の部材からパッケージを組立てる必要がなく、パッケージの製造コストを安くすることができるという利点がある。
【００４４】
第二に、部位に接合材の吸い上げ機能があることにより、接合材を光導波路上に直接塗布する必要がないので、従来の光モジュールのように接合材塗布時に光導波路を調心位置からずらしてしまう危険がなく、光ジュールの製造歩留まりが良いものとすることができる。
【００４５】
第三に、部位の表面を、はんだ濡れ性の良い金属で覆っていることにより、はんだ付け不良や封止ミスを起しにくく、光モジュールの製造歩留まりが良いものとすることができる。また、パッケージ材料にはんだ濡れ性を求める必要がないので、価格の安い材料を選ぶことができ、光モジュールの価格を安くすることができる。
【００４６】
第四に、メタルコートファイバを用いることで光導波路の表面に金属がメタライズされていることにより、光導波路が部位にはんだを介して金属結合されているので、光導波路の引張りに対して強い耐久性が得られる。
【００４７】
＜実施例２＞
図７は、本発明に係る実施例１の光モジュールを示す図であり、図７（ａ）は光モジュールの正面図を、図７（ｂ）は図７（ａ）に示すＥ−Ｅ線に沿う縦断面図を、図７（ｃ）は図７（ａ）に示すＦ−Ｆ線に沿う横断面図を、それぞれ表している。
実施例２に係る光モジュール１０Ｂは、実施例１に係る光モジュール１０Ａと概ね同じ構造だが、パッケージと、基板と、接合材の材料に樹脂を用いた点が異なる。すなわち、樹脂パッケージ１Ｂと、樹脂基板４Ｂと、樹脂接合材５Ｂを用いた。
【００４８】
また、光導波路３には、メタルコートファイバを使用した。
そして、孔部２０を構成する第１部位片２１の内面２１ａと第２部位片２２の内面２２ａとの２面間にメタルコートファイバ３を設置し、上述した光モジュールの製造方法に基づいて樹脂接合材５Ｂでパッケージ１Ｂにメタルコートファイバ３を固定すると共に、パッケージ１Ｂを樹脂基板４Ｂと樹脂接合することで封止し、光モジュール１０Ｂ内の光半導体素子６や電子部品７、電気回路を湿気から保護した。
【００４９】
以上のように実施例２によれば、実施例１で述べた光モジュールの気密封止パッケージと比較すると信頼性の面で劣るが、材料に樹脂を用いているので部材費が安く、光モジュールのコストを安くすることができる。
【００５０】
＜実施例３＞
図８は、本発明に係る実施例１の光モジュールを示す図であり、図８（ａ）は光モジュールの正面図を、図８（ｂ）は図８（ａ）に示すＧ−Ｇ線に沿う縦断面図を、図８（ｃ）は図８（ａ）に示すＨ−Ｈ線に沿う横断面図を、それぞれ表している。
実施例３に係る光モジュール１０Ｃは、実施例２に係る光モジュール１０Ｂと概ね同じ構造だが、はんだ接合材５Ａが用いられており、対向する２面２１ａ，２２ａの表面にメタライズがなされている点が異なる。すなわち、樹脂パッケージ１Ｂと、樹脂基板４Ｂと、はんだ接合材５Ａを用いた。
【００５１】
また、図中符号９は、メタライズがなされたメタルコート部を示す。メタライズする範囲は、２面２１ａ，２２ａの表面に限らず、パッケージ１Ｂの全体をメタライズしても良い。メタライズの方法としては、スパッタ蒸着や無電解めっき、ＭＩＤなどの手法がある。メタライズする金属は、はんだ濡れ性の良い金や錫、ニッケルなどが好ましい。
さらに、はんだ濡れ性をよりよくするため、２面２１ａ，２２ａのメタルコート部９をプラズマ洗浄しておくと良い。
【００５２】
以上のように実施例３によれば、２面２１ａ，２２ａ表面にはんだ濡れ性の良い金属がメタライズされているので、直接はんだが濡れない樹脂パッケージ１Ｂでも光導波路３を良好にはんだ固定することができる。なお、樹脂パッケージ１Ｂの代わりに、セラミックスパッケージを用いた場合にも、同様の利点がある。
【００５３】
以上説明したように、本発明によれば、従来の光モジュールに比べて、パッケージを構成する部材数が少ないので、パッケージの製造コストを安くすることができる。
また、光導波路に直接触れずに接合材を供給することができるので、光モジュールの製造歩留まりが良く、光モジュールの製造コストを安くすることができる。
【符号の説明】
【００５４】
１ パッケージ、１ａ 一面、２ 部位、３ 光導波路、４ 基板、５ 接合材、６ 光半導体素子、７ 電子部品、８，９ メタルコート（メタライズ）部、１０ 光モジュール、２０ 孔部、２１ 第１部位片、２１ａ （第１部位片の）内面、２２ 第２部位片、２２ａ （第２部位片の）内面、３１ 素線、３２ メタルコート（メタライズ）部、３３ 被覆材。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体素子を内包するパッケージと、
前記パッケージの一面に一体化されて配され、該一面を貫通する方向に孔部を有し、該孔部内に光導波路を挿設して該光導波路を固定するための部位と、を少なくとも備え、
前記部位の内面をなす特定の２面が、前記孔部を構成すると共に、互いに対向して配されており、該２面間において前記光導波路が接合材により固定されていることを特徴とする光モジュール。
【請求項２】
前記部位は、前記２面が前記パッケージの外部方向及び／又は内部方向に突出して配されてい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２面は、前記接合材に対して毛細管現象を生じさせる隙間を備えていることを特徴とする請求項１又は２に記載の光モジュール。
【請求項４】
半導体素子を内包するパッケージと、前記パッケージの一面に一体化されて配され、該一面を貫通する方向に孔部を有し、該孔部内に光導波路を挿設して該光導波路を固定するための部位と、を少なくとも備え、前記部位の内面をなす特定の２面が、前記孔部を構成すると共に、互いに対向して配されており、該２面間において前記光導波路が接合材により固定されている光モジュールの製造方法であって、
前記孔部内に光導波路を挿入する工程Ａと、
前記２面間に毛細管現象により前記接合材を充填する工程Ｂと、
前記孔部と前記光導波路との間に前記接合材が浸透した後に、前記接合材を硬化させる工程Ｃとを少なくとも備えることを特徴とする光モジュールの製造方法。
【請求項１】
半導体素子を内包するパッケージと、
前記パッケージの一面に一体化されて配され、該一面を貫通する方向に孔部を有し、該孔部内に光導波路を挿設して該光導波路を固定するための部位と、を少なくとも備え、
前記部位の内面をなす特定の２面が、前記孔部を構成すると共に、互いに対向して配されており、該２面間において前記光導波路が接合材により固定されていることを特徴とする光モジュール。
【請求項２】
前記部位は、前記２面が前記パッケージの外部方向及び／又は内部方向に突出して配されてい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２面は、前記接合材に対して毛細管現象を生じさせる隙間を備えていることを特徴とする請求項１又は２に記載の光モジュール。
【請求項４】
半導体素子を内包するパッケージと、前記パッケージの一面に一体化されて配され、該一面を貫通する方向に孔部を有し、該孔部内に光導波路を挿設して該光導波路を固定するための部位と、を少なくとも備え、前記部位の内面をなす特定の２面が、前記孔部を構成すると共に、互いに対向して配されており、該２面間において前記光導波路が接合材により固定されている光モジュールの製造方法であって、
前記孔部内に光導波路を挿入する工程Ａと、
前記２面間に毛細管現象により前記接合材を充填する工程Ｂと、
前記孔部と前記光導波路との間に前記接合材が浸透した後に、前記接合材を硬化させる工程Ｃとを少なくとも備えることを特徴とする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２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【公開番号】特開２０１０−２４３７３２（Ｐ２０１０−２４３７３２Ａ）
【公開日】平成２２年１０月２８日（２０１０．１０．２８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−９１４３７（Ｐ２００９−９１４３７）
【出願日】平成２１年４月３日（２００９．４．３）
【出願人】（０００００５１８６）株式会社フジクラ (4,463)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年１０月２８日（２０１０．１０．２８）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年４月３日（２００９．４．３）
【出願人】（０００００５１８６）株式会社フジクラ (4,463)
【Ｆターム（参考）】
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