光学素子の実装方法
【課題】高精度かつ容易に実装可能な光学素子の実装方法を提供すること。
【解決手段】光学基板の表面に形成された光束変換部２と、光束変換部２の一部に沿った縁部６と、光束変換部２の周辺の他部側に光束変換部２の表面に略平行な面内で光束変換部２よりも広い幅を有するように延設された取扱部４と、を具え、縁部６と取扱部４は光学基板により構成されており、光学基板の表面と光学基板の裏面とを繋ぐ光学基板の側面には溝１０ａ、１０ｂ、１０ｃが設けられている光学素子１、１ａ、１ｂと、表面に溝部２２を有する支持基板２０、４０と、を準備する工程と、支持基板２０、４０の溝部２２に光学素子１、１ａ、１ｂの一部を配置することで、支持基板２０、４０に光学素子１、１ａ、１ｂを実装する工程と、を有する光学素子の実装方法を提供する。
【解決手段】光学基板の表面に形成された光束変換部２と、光束変換部２の一部に沿った縁部６と、光束変換部２の周辺の他部側に光束変換部２の表面に略平行な面内で光束変換部２よりも広い幅を有するように延設された取扱部４と、を具え、縁部６と取扱部４は光学基板により構成されており、光学基板の表面と光学基板の裏面とを繋ぐ光学基板の側面には溝１０ａ、１０ｂ、１０ｃが設けられている光学素子１、１ａ、１ｂと、表面に溝部２２を有する支持基板２０、４０と、を準備する工程と、支持基板２０、４０の溝部２２に光学素子１、１ａ、１ｂの一部を配置することで、支持基板２０、４０に光学素子１、１ａ、１ｂを実装する工程と、を有する光学素子の実装方法を提供する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光通信機器に適用するのに好適な光学素子の実装方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
光通信の分野において、レーザダイオードや光ファイバと結合されるマイクロレンズ等の光学素子が、例えば下記特許文献１及び特許文献２に開示されている。前者では球状のボールレンズを用いて結合することが提案されている。後者では円形レンズの縁部に環状部分を設けたレンズが記載されている。
【０００３】
また、上記分野のレンズ等の光学素子としてフォトリソ・エッチングプロセスを用いて製造されたものが考案されている。これは例えば、シリコン基板上にレンズ等の所望の形状をフォトリソグラフィ工程で形成した後、エッチングを行ってシリコンの不要な部分を除去して所望の光学素子を形成したものである。
【０００４】
これらのレンズは、レーザダイオードや光ファイバ等が搭載される半導体支持基板上に形成された溝内に配置されることにより、相互の光軸を一致させて光学的に適正に結合されるように、位置決めされる。
【０００５】
【特許文献１】特開平７−１９９００６号公報
【特許文献２】特開平１１−２９５５６１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
従来では、このようなレンズを実装する際、レンズが形成された面の上辺を基準にして位置決めを行い実装することが多い。しかしながら、この方法ではレンズの外形の形状によっては、実装誤差が生じることがある。特に、エッチング等により側面が形成されるレンズでは、この側面はレンズが形成された面に垂直な方向と若干の角度を有することがあり、この場合、レンズの傾きに伴い、距離の誤差が生じる。
【０００７】
以下、図６、図７を参照しながらこの点について説明する。図６（ａ）、（ｂ）それぞれに側面から見た外形の平面的な形状が異なる２種類のレンズ素子１ａ、１ｂの側面方向の外形を表す図を示す。図６（ａ）、（ｂ）のレンズ素子１ａ、１ｂは共に紙面に垂直な左側の面の表面に形成されたレンズ部２を有する。レンズ部２が形成されている側の面をレンズ形成面と呼び、円形となっている。レンズ形成面と略垂直な面の形状はレンズ素子１ａと１ｂで異なり、図に示すように上側の稜線と下側の稜線の違いとして現れている。
【０００８】
図６（ａ）のレンズ素子１ａは円柱状の形状であり、その一方の平坦面にレンズ部２が形成され、その外周面（側面）における上側の稜線１４ａと下側の稜線１６ａはレンズ形成面に対し垂直である。図６（ｂ）のレンズ素子１ｂは円錐台の形状であり、その一方の平坦面にレンズ部２が形成され、その外周面（側面）における上側の稜線１４ｂと下側の稜線１６ｂはレンズ形成面に対し垂直ではなく、その直径はレンズ形成面からその対向面にいくに従い小さくなり、側面側から見た平面的な外形は台形形状をしている。
【０００９】
図７（ａ）、（ｂ）それぞれにレンズ素子１ａ、１ｂを、レンズ形成面の上辺を基準にして位置決めを行い、レーザダイオード等の光源３２と結合するよう実装した場合の断面図を示す。図７（ａ）、（ｂ）において、レンズ素子１ａ、１ｂは支持基板上の溝部２２に当接して載置されている。図７（ａ）、（ｂ）において、３３はレーザダイオードの光軸を示す。
【００１０】
レンズ素子１ａの側面の稜線１４ａと稜線１６ａはレンズ形成面に対し垂直であるため、図７（ａ）に示すように所望の位置にレンズを配置できる。一方、レンズ素子１ｂの側面の稜線１６ｂはレンズ形成面に対し垂直ではないため、稜線１６ｂが溝部２２に当接するよう載置すると、図７（ｂ）に示すように、レンズ形成面が溝部２２に対して垂直な面から傾く。この時に、レンズ形成面の上辺を基準にしてレンズを配置すると、図７（ｂ）の矢印で示されるように、所望の位置に対して位置ずれが生じる。これは光軸方向の距離の誤差となる。このような光学系では、レンズの傾きよりもこの光軸方向の距離の誤差が大きな影響を及ぼし、レンズとレーザダイオードや光ファイバとの光結合の効率を低下させる深刻な原因となる。
【００１１】
本発明の目的は、このような問題を解決し、高精度かつ容易に実装可能な光学素子の実装方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記課題を解決するために、本発明のある観点によれば、光学基板の表面に形成された光束変換部と、光束変換部の一部に沿った縁部と、光束変換部の周辺の他部側に光束変換部の表面に略平行な面内で光束変換部よりも広い幅を有するように延設された取扱部と、を具え、縁部と取扱部は光学基板により構成されており、前記取扱部における光学基板の表面と光学基板の裏面とを繋ぐ光学基板の側面には溝が設けられている光学素子と、表面に溝部を有する支持基板と、を準備する工程と、支持基板の溝部に光学素子の一部を配置することで、支持基板に光学素子を実装する工程と、を有することを特徴とする光学素子の実装方法が提供される。
【００１３】
ここで光束変換部とは光束を変換する機能を有するものであり、例えば光束を収束、発散、反射、偏向等するものである。また、光束変換部は、配置条件により入射光束を平行光に変換するものも含む。光束変換部の具体例としては、レンズや、回折光学素子からなる素子等が挙げられる。
【００１４】
光学基板は結晶基板により構成してもよく、例えばシリコン結晶基板を用いることができる。また、その他の結晶基板としては、ＧａＡｓ、Ｉｎｐ、ＧａＰ、ＳｉＣ、Ｇｅ等を材料とする基板が挙げられる。
【００１５】
かかる構成によれば、位置決め用の溝を用いて位置決めを行うことができるので、光学素子の外形の形状によらずに、高精度かつ容易に実装することができる。
【００１６】
また、光学素子の溝の断面形状は，略Ｖ字形状，略台形形状，略半円形状，略長方形形状，略正方形形状のいずれか１つであってもよい。
【００１７】
また、光学素子の溝は，光束変換部の光軸を含みかつ取扱部を横切る仮想平面から所定距離離れて設けられてもよい。
【００１８】
また、光学素子の取扱部は略直方体形状を有し，光学素子の縁部は円弧形状を有し，円弧形状が光学基板の表面側から光学基板の裏面側まで延びて蒲鉾形の張出部を形成していてもよい。このような構成を採用し、張出部の円弧の外形寸法を、この光学素子を支持基板上に実装する際にこの光学素子と結合される光ファイバの外径寸法と一致するようにすれば、実装時に好都合である。
【００１９】
また、光学素子の光学基板はシリコン結晶基板であってもよい。
【００２０】
また、光学素子の光束変換部は回折光学素子からなってもよい。
【００２１】
また、光学素子の光束変換部はレンズであってもよい。
【００２２】
また、光学素子の溝は光学基板の表面と光学基板の裏面とに亘って設けられてもよい。
【００２３】
光学素子の溝は光学基板の表面に対して垂直な方向に沿って設けられてもよい。
【００２４】
また、溝は光学基板に複数設けられており、複数の溝は光束変換部の光軸を含みかつ取扱部を横切る仮想平面に対して非対称に設けられてもよい。かかる構成によれば、溝により光束変換部が形成されている面を容易に識別することができる。
【００２５】
また、支持基板の表面に、光源を配置する工程をさらに有してもよい。
【００２６】
また、支持基板の表面に、受光素子を配置する工程をさらに有してもよい。
【００２７】
また、支持基板の表面には、位置合せマークが設けられており、光学素子を実装する工程は、光学素子の溝と位置合せマークとを用いて光学素子と支持基板との位置合せを行ってもよい。かかる構成によれば、光学素子の溝と支持基板上のマークとを基準にして位置合わせを行うことにより、光学素子の外形の形状によらずに、高精度かつ容易に実装することができる。
【００２８】
また、支持基板の表面には，位置決め用の凹部が設けられており、光学素子を実装する工程は、光学素子の溝と位置決め用の凹部とを用いて光学素子と支持基板との位置合せを行ってもよい。かかる構成によれば、光学素子の溝と支持基板上の凹部とを基準にして位置合わせを行うことにより、光学素子の外形の形状によらずに、高精度かつ容易に実装することができる。なお、凹部は凹溝により構成してもよい。
【００２９】
また、支持基板上の溝部に、光ファイバを配置する工程をさらに有してもよい。
【発明の効果】
【００３０】
以上説明したように本発明によれば、光学素子の外形の形状にかかわらず、高精度かつ容易に実装可能な光学素子の実装方法を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３１】
以下に添付図面を参照しながら、本発明の好適な実施の形態について詳細に説明する。なお、本明細書及び図面において、実質的に同一の機能構成を有する構成要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略する。
【００３２】
図１は、本発明の実施の形態にかかるレンズ素子１の構成を示す図であり、図１（ａ）は斜視図、図１（ｂ）は下面図、図１（ｃ）は側面方向から見た場合の平面的な外形を表す図である。レンズ素子１は、光学基板からなり、光学基板の片面に形成されたレンズ部２と、レンズ部２と接続された取扱部４を有する。
【００３３】
レンズ部２はここでは円形形状をしており、回折光学素子からなる。レンズ部２は、回折光学素子の１つであるＣＧＨ（Ｃｏｍｐｕｔｅｒ Ｇｅｎｅｒａｔｅｄ Ｈｏｌｏｇｒａｍ）素子により形成してもよい。ＣＧＨ素子は、所望の光学特性を示す光学素子の光路差関数から所望の光学特性を得るに必要なフォトマスクのパターンをコンピュータを用いて求め、そのマスクパターンを用いて光学基板の表面の所望箇所にエッチング処理を施すことにより、所望の光学特性を有する回折型光学素子を形成したものである。
【００３４】
取扱部４は、レンズ部２、縁部６、張出部９と一体的に形成されている。具体的には、取扱部４は、図１に示す通り、その両端間の中間部でレンズ部２の外周の上部側を取り巻くように延設され、レンズ部２表面に略平行な面内でレンズ部２よりも広い幅を有し、全体として略直方体状の形状を有する。以下、レンズ素子１において、レンズ部２が形成されている側の面をレンズ形成面と呼ぶ。すなわち、レンズ形成面は取扱部４の一面も含む。取扱部４の寸法としては、例えば、レンズ形成面における横方向の幅Ｗは５００μｍ、レンズ形成面における縦方向の高さｈ１は１００μｍ、レンズ形成面からその対向面にわたるレンズ形成面に対して垂直な方向の厚さｔは１００μｍとできる。以下、幅Ｗ、高さｈ１、厚さｔ各々の方向に平行な方向をそれぞれ幅Ｗ方向、高さｈ方向、厚さｔ方向と呼ぶ。
【００３５】
取扱部４の高さｈ方向に対して垂直な面である上面７は平坦に形成されている。上面７に対向する下側の面で、且つ張出部９の両側に位置する下面８は、レンズ素子１を支持基板に実装したとき、支持基板と近接する面となる。下面８には、図１（ａ）、（ｂ）に示すように、レンズ形成面およびレンズ形成面の対向面に開口部を有し、レンズ形成面側からその対向面側にわたり厚さｔ方向に伸長する３つの溝１０ａ、１０ｂ、１０ｃが形成されている。３つの溝１０ａ、１０ｂ、１０ｃのうちの少なくとも１つの溝はレンズ素子１を支持基板に実装する際の位置合わせのためのものである。溝１０ａ、１０ｂ、１０ｃの断面は略正方形形状をしている。レンズ部２の光軸を通り、幅Ｗ方向に垂直な面である仮想平面Ｐを考えたとき、溝１０ａと溝１０ｃは仮想平面Ｐに対し反対側の位置に形成されている。溝１０ｂは仮想平面Ｐを中心にしたとき溝１０ｃと同じ側に形成されており、全体として溝１０ａと溝１０ｂ、１０ｃとは仮想平面Ｐに対し非対称に配置されており、この構成によりレンズ形成面とその対向面を識別することができる。なお、溝１０ｂ、１０ｃのいずれか一方と溝１０ａとが仮想平面Ｐに対して対称な位置に配置されていてもよい。
【００３６】
縁部６はレンズ部２の下部側に位置し、レンズ部２の円周形状に沿った円弧形状を有する。この縁部６の円弧形状を呈する外形はレンズ形成面側からその対向面側まで延びており、レンズ部２の光軸を中心軸とする略円柱形状の一部である略蒲鉾形の形状となっている。取扱部４の中間位置から張り出す略蒲鉾形の部分を張出部９と呼ぶ。この張出部９の２つの端面は取扱部４の所定の対応する面とそれぞれ同一平面となる。そしてこの張出部９の一方の端面とそれに対応する取扱部４の所定の面とで成す平面にレンズ部２が形成されている。この張出部９の円弧の外径寸法は、レンズ素子１を半導体基板上に実装する際にレンズ素子１と結合される光ファイバの外径寸法と一致するようにすると実装時に好都合であり、縁部６の円弧の外径寸法を例えばφ１２５μｍの光ファイバに適合するよう形成してもよい。
【００３７】
取扱部４における幅Ｗ方向から見た側面を側面１２とする。また、張出部９における幅Ｗ方向から見た側面を側面１３とする。側面１３の縦方向の高さ、すなわち高さｈ方向の幅を高さｈ２とする。言い換えれば、張出部９の頂点の下面８からの高さがｈ２となる。そして取扱部４の側面１２の高さｈ１と張出部９の側面１３の高さｈ２の合計を高さＨとする。すなわち高さＨは、幅Ｗ方向から見たレンズ素子１の高さｈ方向の幅である。高さＨは一様ではなく、厚さｔ方向にわたりわずかに変化している。図１（ｃ）は幅Ｗ方向から見たレンズ素子１の側面図である。稜線１４は側面１２の最上部における稜線である。稜線１６は側面１３の最下部における稜線である。図１（ｃ）に示すように、稜線１４と稜線１６は、レンズ形成面に垂直な方向に対し若干の勾配を有し、高さＨはレンズ形成面側からその対向面側にいくに従い減少し、レンズ素子１の幅Ｗ方向から見た外形の形状は略台形形状をしている。この高さＨの変化量は微小なものであるが、図１（ｃ）では理解を助けるために誇張して描いている。
【００３８】
なお、上述の説明では、縁部６はレンズ部２を囲むように設けられているが、レンズ部２の外周が縁部６を構成するようになっていてもよい。レンズ素子１を形成する光学基板としては、結晶基板を用いることができる。特に、レンズ素子１を適用する光学系の光源の波長が１．３μｍまたは１．５μｍである場合には、シリコン結晶基板を用いることができる。
【００３９】
レンズ素子１は、例えば半導体技術で用いられるフォトリソ・エッチング技術を用いて、シリコン基板にレンズ素子１に対応する形状のパターンをフォトマスクパターンとして用いてエッチングを行うことにより作製可能である。
【００４０】
次に、本発明の第１の実施の形態にかかる、レンズ素子１を用いた光モジュールについて説明する。図２はこの光モジュールに用いられる支持基板の一例である。支持基板２０は、その上面に溝部２２と、位置合わせマーク２４を有する。支持基板２０は、例えばシリコン結晶基板からなる。溝部２２は断面形状がＶ字状の溝である。
【００４１】
位置合わせマーク２４はレンズ素子１を実装する際に位置合わせに用いるものである。位置合わせマーク２４は十字状のマークであり、溝部２２の両側に４箇所ずつ、計８箇所に設けられている。この８箇所の位置合わせマーク２４の位置は、レンズ素子１を支持基板２０に実装した際にレンズ形成面とその対向面における溝１０ａ、１０ｃの開口部の位置と一致するように設けられている。
【００４２】
図３に支持基板２０とレンズ素子１とを用いた光モジュール３０の一例を示す。光モジュール３０は、支持基板２０と、レーザダイオード等の光源３２と、２つのレンズ素子１と、光ファイバ３４とからなる。２つのレンズ素子１の張出部９と、光ファイバ３４とは溝部２２に配置されている。光源３２と、２つのレンズ素子１と、光ファイバ３４とは所定の間隔をもって配置され、光学的に結合している。光源３２側のレンズ素子１のレンズ形成面は光源３２側、光ファイバ３４側のレンズ素子１のレンズ形成面は光ファイバ３４側を向くように配置されている。図３（ａ）は光モジュール３０の上面図であり、図３（ｂ）は図３（ａ）のＡ−Ａ’面における断面図である。図３（ｂ）において、２つのレンズ素子１と、光ファイバ３４とが接している溝部２２の水平位置を点線で示している。
【００４３】
次に光モジュール３０を作製する際の実装方法について説明する。まず、レンズ素子１の取扱部４の上面７を吸着保持して、レンズ素子１をその張出部９が溝部２２に当接する向きに、支持基板２０上に載置する。この時、２つのレンズ素子１のレンズ形成面とその対向面における溝１０ａ、１０ｃの開口部と、支持基板２０上の８箇所の位置合わせマーク２４とを基準にして位置合わせを行い、ＣＣＤカメラ等による画像処理を利用して、２つのレンズ素子１を配置する。適切な位置にレンズ素子１が配置されたことを確認して各レンズ素子１を支持基板２０に接合する。次に、光源３２を支持基板２０上部から例えばマーカーを用いて高精度に位置決めし、半田バンプ等で接合する。最後に光ファイバ３４の周壁を溝部２２の側壁に当接するように載置して樹脂等を用いて接合する。
【００４４】
以上のように、本実施の形態では、レンズ素子１の取扱部４の下面８に形成された溝１０ａ、１０ｃと支持基板２０上の位置合わせマーク２４を用いて位置合わせを行う。これより、レンズ素子１の外形の形状によらず、短時間で容易に±１μｍの高精度でレンズを実装することができる。さらに、溝を非対称に形成したことにより、実装前にレンズ部２側を容易に判別することができる。
【００４５】
次に、本発明の第２の実施の形態にかかる、レンズ素子１を用いた光モジュールについて説明する。図４はこの光モジュールに用いられる支持基板の一例である。支持基板４０は、その上面に溝部２２と、溝部２２に直交する２つの凹溝４２ａ、４２ｂを有する。支持基板４０は、例えばシリコン結晶基板からなる。溝部２２は断面形状がＶ字状の溝部である。
【００４６】
凹溝４２ａ、４２ｂはレンズ素子１を実装する際に位置合わせに用いる溝であり、長方形状の断面形状を有し、例えばダイシングにより作製できる。本実施の形態では第１の実施の形態の位置合わせマーク２４に代わり、凹溝４２ａ、４２ｂを用いて各レンズ素子１の位置合わせを行う。
【００４７】
図５に支持基板４０とレンズ素子１とを用いた光モジュール５０の一例を示す。光モジュール５０は、支持基板４０と、レーザダイオード等の光源３２と、２つのレンズ素子１と、光ファイバ３４とからなる。２つのレンズ素子１と、光ファイバ３４とは溝部２２に配置されている。光源３２と、２つのレンズ素子１と、光ファイバ３４とは所定の間隔をもって配置され、光学的に結合している。光源３２側のレンズ素子１のレンズ形成面は光源３２側、光ファイバ３４側のレンズ素子１のレンズ形成面は光ファイバ３４側を向くように配置されている。図５（ａ）は光モジュール５０の上面図であり、図５（ｂ）は図５（ａ）のＢ−Ｂ’面における断面図である。図５（ｂ）において、２つのレンズ素子１と、光ファイバ３４とが接している溝部２２の水平位置を点線で示している。
【００４８】
次に光モジュール５０を作製する際の実装方法について説明する。まず、レンズ素子１の取扱部４の上面７を吸着保持して、レンズ素子１をその張出部９が溝部２２に当接する向きに、支持基板２０上に載置する。この時、各々のレンズ素子１のレンズ形成面とその対向面における溝１０ａ、１０ｃの開口部の位置と、支持基板４０上の凹溝４２ａ、４２ｂのエッジとを基準にして位置合わせを行い、ＣＣＤカメラ等による画像処理を利用して、レンズ素子１を配置する。適切な位置にレンズ素子１が配置されたことを確認したら、支持基板４０上に熱硬化型の樹脂を均一に塗布し、上方より加圧し下方から加熱し樹脂を硬化させて、レンズ素子１と支持基板４０を接合する。次に、光源３２を支持基板４０上部から例えばマーカーを用いて高精度に位置決めし、半田バンプ等で接合する。最後に光ファイバ３４の周壁を溝部２２の側壁に当接するように載置して樹脂等を用いて接合する。
【００４９】
以上のように、本実施の形態では、レンズ素子１に形成された溝１０ａ、１０ｃと支持基板４０上の凹溝４２ａ、４２ｂを用いて位置合わせを行う。これより、レンズ素子１の外形の形状によらず、短時間で容易に±１μｍの高精度でレンズを実装することができる。また、溝を非対称に形成したことにより、実装前にレンズ部２側を容易に判別することができる。さらに、第１の実施の形態では、樹脂を用いて接合を行うと位置合わせマーク２４が樹脂により覆われ、その位置が不明確となるが、本実施の形態では、位置合わせマーク２４を用いずに凹溝４２ａ、４２ｂを用いて位置合わせを行っているため、樹脂を塗布しても位置合わせ基準となるものが不明確になることはない。なお、本実施の形態の光モジュールにおいては、光源３２を用いているが、これに代えて、フォトダイオード等の受光素子を用いることもできる。
【００５０】
以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について詳細に説明したが、本発明はかかる例に限定されないことは言うまでもない。本発明の属する技術の分野における通常の知識を有する者であれば、特許請求の範囲に記載された技術的思想の範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、これらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。
【００５１】
上記例では、光学素子１の側面側から見た場合の外形が略台形形状のものについて説明したが、本発明はこれに限定するものではない。高さＨがレンズ形成面側からその対向面側にわたり一定のものや、あるいはレンズ素子１の幅Ｗ方向から見た外形の形状が台形以外の形状のものについても本発明は適用可能である。
【００５２】
レンズ部、縁部、取扱部、張出部、溝、溝部、位置合わせマーク、凹部、凹溝等の形状は上記例に限定されず、様々な形状が考えられる。例えば、レンズ部は、円形に限らず所望の形状で形成可能であり、また、屈折型のレンズ部としてもよい。溝、溝部、凹溝の断面形状は、上記の略正方形形状に限らず、略Ｖ字形状、略台形形状、略半円形状、略長方形形状、あるいは別の形状であってもよい。また、上記例では、光束変換部をレンズ部、また光学素子の例としてレンズ素子を例にとり説明したが、これに限定するものではない。例えば、光束変換部を光偏向部等とし、光学素子を光偏向素子等とした場合にも本発明は適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００５３】
【図１】本発明の実施の形態に係るレンズ素子の構成を示し、図１（ａ）は斜視図、図１（ｂ）は下面図、図１（ｃ）は側面図である。
【図２】本発明の第１の実施の形態に係る支持基板の構成を示す斜視図である。
【図３】本発明の第１の実施の形態に係る光モジュールの構成を示し、図３（ａ）は上面図、図３（ｂ）は図３（ａ）のＡ−Ａ’面における断面図である。
【図４】本発明の第２の実施の形態に係る支持基板の構成を示す斜視図である。
【図５】本発明の第２の実施の形態に係る光モジュールの構成を示し、図５（ａ）は上面図、図５（ｂ）は図５（ａ）のＢ−Ｂ’面における断面図である。
【図６】レンズ素子の側面方向の外形を表す図である。
【図７】図６に示すレンズ素子を実装した場合の断面図である。
【符号の説明】
【００５４】
１、１ａ、１ｂ レンズ素子
２ レンズ部
４ 取扱部
６ 縁部
７ 上面
８ 下面
９ 張出部
１０ａ、１０ｂ、１０ｃ 溝
１２、１３ 側面
１４、１４ａ、１４ｂ、１６、１６ａ、１６ｂ 稜線
２０、４０ 支持基板
２２ 溝部
２４ 位置合わせマーク
３０、５０ 光モジュール
３２ 光源
３３ 光軸
３４ 光ファイバ
４２ａ、４２ｂ 凹溝
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光通信機器に適用するのに好適な光学素子の実装方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
光通信の分野において、レーザダイオードや光ファイバと結合されるマイクロレンズ等の光学素子が、例えば下記特許文献１及び特許文献２に開示されている。前者では球状のボールレンズを用いて結合することが提案されている。後者では円形レンズの縁部に環状部分を設けたレンズが記載されている。
【０００３】
また、上記分野のレンズ等の光学素子としてフォトリソ・エッチングプロセスを用いて製造されたものが考案されている。これは例えば、シリコン基板上にレンズ等の所望の形状をフォトリソグラフィ工程で形成した後、エッチングを行ってシリコンの不要な部分を除去して所望の光学素子を形成したものである。
【０００４】
これらのレンズは、レーザダイオードや光ファイバ等が搭載される半導体支持基板上に形成された溝内に配置されることにより、相互の光軸を一致させて光学的に適正に結合されるように、位置決めされる。
【０００５】
【特許文献１】特開平７−１９９００６号公報
【特許文献２】特開平１１−２９５５６１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
従来では、このようなレンズを実装する際、レンズが形成された面の上辺を基準にして位置決めを行い実装することが多い。しかしながら、この方法ではレンズの外形の形状によっては、実装誤差が生じることがある。特に、エッチング等により側面が形成されるレンズでは、この側面はレンズが形成された面に垂直な方向と若干の角度を有することがあり、この場合、レンズの傾きに伴い、距離の誤差が生じる。
【０００７】
以下、図６、図７を参照しながらこの点について説明する。図６（ａ）、（ｂ）それぞれに側面から見た外形の平面的な形状が異なる２種類のレンズ素子１ａ、１ｂの側面方向の外形を表す図を示す。図６（ａ）、（ｂ）のレンズ素子１ａ、１ｂは共に紙面に垂直な左側の面の表面に形成されたレンズ部２を有する。レンズ部２が形成されている側の面をレンズ形成面と呼び、円形となっている。レンズ形成面と略垂直な面の形状はレンズ素子１ａと１ｂで異なり、図に示すように上側の稜線と下側の稜線の違いとして現れている。
【０００８】
図６（ａ）のレンズ素子１ａは円柱状の形状であり、その一方の平坦面にレンズ部２が形成され、その外周面（側面）における上側の稜線１４ａと下側の稜線１６ａはレンズ形成面に対し垂直である。図６（ｂ）のレンズ素子１ｂは円錐台の形状であり、その一方の平坦面にレンズ部２が形成され、その外周面（側面）における上側の稜線１４ｂと下側の稜線１６ｂはレンズ形成面に対し垂直ではなく、その直径はレンズ形成面からその対向面にいくに従い小さくなり、側面側から見た平面的な外形は台形形状をしている。
【０００９】
図７（ａ）、（ｂ）それぞれにレンズ素子１ａ、１ｂを、レンズ形成面の上辺を基準にして位置決めを行い、レーザダイオード等の光源３２と結合するよう実装した場合の断面図を示す。図７（ａ）、（ｂ）において、レンズ素子１ａ、１ｂは支持基板上の溝部２２に当接して載置されている。図７（ａ）、（ｂ）において、３３はレーザダイオードの光軸を示す。
【００１０】
レンズ素子１ａの側面の稜線１４ａと稜線１６ａはレンズ形成面に対し垂直であるため、図７（ａ）に示すように所望の位置にレンズを配置できる。一方、レンズ素子１ｂの側面の稜線１６ｂはレンズ形成面に対し垂直ではないため、稜線１６ｂが溝部２２に当接するよう載置すると、図７（ｂ）に示すように、レンズ形成面が溝部２２に対して垂直な面から傾く。この時に、レンズ形成面の上辺を基準にしてレンズを配置すると、図７（ｂ）の矢印で示されるように、所望の位置に対して位置ずれが生じる。これは光軸方向の距離の誤差となる。このような光学系では、レンズの傾きよりもこの光軸方向の距離の誤差が大きな影響を及ぼし、レンズとレーザダイオードや光ファイバとの光結合の効率を低下させる深刻な原因となる。
【００１１】
本発明の目的は、このような問題を解決し、高精度かつ容易に実装可能な光学素子の実装方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記課題を解決するために、本発明のある観点によれば、光学基板の表面に形成された光束変換部と、光束変換部の一部に沿った縁部と、光束変換部の周辺の他部側に光束変換部の表面に略平行な面内で光束変換部よりも広い幅を有するように延設された取扱部と、を具え、縁部と取扱部は光学基板により構成されており、前記取扱部における光学基板の表面と光学基板の裏面とを繋ぐ光学基板の側面には溝が設けられている光学素子と、表面に溝部を有する支持基板と、を準備する工程と、支持基板の溝部に光学素子の一部を配置することで、支持基板に光学素子を実装する工程と、を有することを特徴とする光学素子の実装方法が提供される。
【００１３】
ここで光束変換部とは光束を変換する機能を有するものであり、例えば光束を収束、発散、反射、偏向等するものである。また、光束変換部は、配置条件により入射光束を平行光に変換するものも含む。光束変換部の具体例としては、レンズや、回折光学素子からなる素子等が挙げられる。
【００１４】
光学基板は結晶基板により構成してもよく、例えばシリコン結晶基板を用いることができる。また、その他の結晶基板としては、ＧａＡｓ、Ｉｎｐ、ＧａＰ、ＳｉＣ、Ｇｅ等を材料とする基板が挙げられる。
【００１５】
かかる構成によれば、位置決め用の溝を用いて位置決めを行うことができるので、光学素子の外形の形状によらずに、高精度かつ容易に実装することができる。
【００１６】
また、光学素子の溝の断面形状は，略Ｖ字形状，略台形形状，略半円形状，略長方形形状，略正方形形状のいずれか１つであってもよい。
【００１７】
また、光学素子の溝は，光束変換部の光軸を含みかつ取扱部を横切る仮想平面から所定距離離れて設けられてもよい。
【００１８】
また、光学素子の取扱部は略直方体形状を有し，光学素子の縁部は円弧形状を有し，円弧形状が光学基板の表面側から光学基板の裏面側まで延びて蒲鉾形の張出部を形成していてもよい。このような構成を採用し、張出部の円弧の外形寸法を、この光学素子を支持基板上に実装する際にこの光学素子と結合される光ファイバの外径寸法と一致するようにすれば、実装時に好都合である。
【００１９】
また、光学素子の光学基板はシリコン結晶基板であってもよい。
【００２０】
また、光学素子の光束変換部は回折光学素子からなってもよい。
【００２１】
また、光学素子の光束変換部はレンズであってもよい。
【００２２】
また、光学素子の溝は光学基板の表面と光学基板の裏面とに亘って設けられてもよい。
【００２３】
光学素子の溝は光学基板の表面に対して垂直な方向に沿って設けられてもよい。
【００２４】
また、溝は光学基板に複数設けられており、複数の溝は光束変換部の光軸を含みかつ取扱部を横切る仮想平面に対して非対称に設けられてもよい。かかる構成によれば、溝により光束変換部が形成されている面を容易に識別することができる。
【００２５】
また、支持基板の表面に、光源を配置する工程をさらに有してもよい。
【００２６】
また、支持基板の表面に、受光素子を配置する工程をさらに有してもよい。
【００２７】
また、支持基板の表面には、位置合せマークが設けられており、光学素子を実装する工程は、光学素子の溝と位置合せマークとを用いて光学素子と支持基板との位置合せを行ってもよい。かかる構成によれば、光学素子の溝と支持基板上のマークとを基準にして位置合わせを行うことにより、光学素子の外形の形状によらずに、高精度かつ容易に実装することができる。
【００２８】
また、支持基板の表面には，位置決め用の凹部が設けられており、光学素子を実装する工程は、光学素子の溝と位置決め用の凹部とを用いて光学素子と支持基板との位置合せを行ってもよい。かかる構成によれば、光学素子の溝と支持基板上の凹部とを基準にして位置合わせを行うことにより、光学素子の外形の形状によらずに、高精度かつ容易に実装することができる。なお、凹部は凹溝により構成してもよい。
【００２９】
また、支持基板上の溝部に、光ファイバを配置する工程をさらに有してもよい。
【発明の効果】
【００３０】
以上説明したように本発明によれば、光学素子の外形の形状にかかわらず、高精度かつ容易に実装可能な光学素子の実装方法を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３１】
以下に添付図面を参照しながら、本発明の好適な実施の形態について詳細に説明する。なお、本明細書及び図面において、実質的に同一の機能構成を有する構成要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略する。
【００３２】
図１は、本発明の実施の形態にかかるレンズ素子１の構成を示す図であり、図１（ａ）は斜視図、図１（ｂ）は下面図、図１（ｃ）は側面方向から見た場合の平面的な外形を表す図である。レンズ素子１は、光学基板からなり、光学基板の片面に形成されたレンズ部２と、レンズ部２と接続された取扱部４を有する。
【００３３】
レンズ部２はここでは円形形状をしており、回折光学素子からなる。レンズ部２は、回折光学素子の１つであるＣＧＨ（Ｃｏｍｐｕｔｅｒ Ｇｅｎｅｒａｔｅｄ Ｈｏｌｏｇｒａｍ）素子により形成してもよい。ＣＧＨ素子は、所望の光学特性を示す光学素子の光路差関数から所望の光学特性を得るに必要なフォトマスクのパターンをコンピュータを用いて求め、そのマスクパターンを用いて光学基板の表面の所望箇所にエッチング処理を施すことにより、所望の光学特性を有する回折型光学素子を形成したものである。
【００３４】
取扱部４は、レンズ部２、縁部６、張出部９と一体的に形成されている。具体的には、取扱部４は、図１に示す通り、その両端間の中間部でレンズ部２の外周の上部側を取り巻くように延設され、レンズ部２表面に略平行な面内でレンズ部２よりも広い幅を有し、全体として略直方体状の形状を有する。以下、レンズ素子１において、レンズ部２が形成されている側の面をレンズ形成面と呼ぶ。すなわち、レンズ形成面は取扱部４の一面も含む。取扱部４の寸法としては、例えば、レンズ形成面における横方向の幅Ｗは５００μｍ、レンズ形成面における縦方向の高さｈ１は１００μｍ、レンズ形成面からその対向面にわたるレンズ形成面に対して垂直な方向の厚さｔは１００μｍとできる。以下、幅Ｗ、高さｈ１、厚さｔ各々の方向に平行な方向をそれぞれ幅Ｗ方向、高さｈ方向、厚さｔ方向と呼ぶ。
【００３５】
取扱部４の高さｈ方向に対して垂直な面である上面７は平坦に形成されている。上面７に対向する下側の面で、且つ張出部９の両側に位置する下面８は、レンズ素子１を支持基板に実装したとき、支持基板と近接する面となる。下面８には、図１（ａ）、（ｂ）に示すように、レンズ形成面およびレンズ形成面の対向面に開口部を有し、レンズ形成面側からその対向面側にわたり厚さｔ方向に伸長する３つの溝１０ａ、１０ｂ、１０ｃが形成されている。３つの溝１０ａ、１０ｂ、１０ｃのうちの少なくとも１つの溝はレンズ素子１を支持基板に実装する際の位置合わせのためのものである。溝１０ａ、１０ｂ、１０ｃの断面は略正方形形状をしている。レンズ部２の光軸を通り、幅Ｗ方向に垂直な面である仮想平面Ｐを考えたとき、溝１０ａと溝１０ｃは仮想平面Ｐに対し反対側の位置に形成されている。溝１０ｂは仮想平面Ｐを中心にしたとき溝１０ｃと同じ側に形成されており、全体として溝１０ａと溝１０ｂ、１０ｃとは仮想平面Ｐに対し非対称に配置されており、この構成によりレンズ形成面とその対向面を識別することができる。なお、溝１０ｂ、１０ｃのいずれか一方と溝１０ａとが仮想平面Ｐに対して対称な位置に配置されていてもよい。
【００３６】
縁部６はレンズ部２の下部側に位置し、レンズ部２の円周形状に沿った円弧形状を有する。この縁部６の円弧形状を呈する外形はレンズ形成面側からその対向面側まで延びており、レンズ部２の光軸を中心軸とする略円柱形状の一部である略蒲鉾形の形状となっている。取扱部４の中間位置から張り出す略蒲鉾形の部分を張出部９と呼ぶ。この張出部９の２つの端面は取扱部４の所定の対応する面とそれぞれ同一平面となる。そしてこの張出部９の一方の端面とそれに対応する取扱部４の所定の面とで成す平面にレンズ部２が形成されている。この張出部９の円弧の外径寸法は、レンズ素子１を半導体基板上に実装する際にレンズ素子１と結合される光ファイバの外径寸法と一致するようにすると実装時に好都合であり、縁部６の円弧の外径寸法を例えばφ１２５μｍの光ファイバに適合するよう形成してもよい。
【００３７】
取扱部４における幅Ｗ方向から見た側面を側面１２とする。また、張出部９における幅Ｗ方向から見た側面を側面１３とする。側面１３の縦方向の高さ、すなわち高さｈ方向の幅を高さｈ２とする。言い換えれば、張出部９の頂点の下面８からの高さがｈ２となる。そして取扱部４の側面１２の高さｈ１と張出部９の側面１３の高さｈ２の合計を高さＨとする。すなわち高さＨは、幅Ｗ方向から見たレンズ素子１の高さｈ方向の幅である。高さＨは一様ではなく、厚さｔ方向にわたりわずかに変化している。図１（ｃ）は幅Ｗ方向から見たレンズ素子１の側面図である。稜線１４は側面１２の最上部における稜線である。稜線１６は側面１３の最下部における稜線である。図１（ｃ）に示すように、稜線１４と稜線１６は、レンズ形成面に垂直な方向に対し若干の勾配を有し、高さＨはレンズ形成面側からその対向面側にいくに従い減少し、レンズ素子１の幅Ｗ方向から見た外形の形状は略台形形状をしている。この高さＨの変化量は微小なものであるが、図１（ｃ）では理解を助けるために誇張して描いている。
【００３８】
なお、上述の説明では、縁部６はレンズ部２を囲むように設けられているが、レンズ部２の外周が縁部６を構成するようになっていてもよい。レンズ素子１を形成する光学基板としては、結晶基板を用いることができる。特に、レンズ素子１を適用する光学系の光源の波長が１．３μｍまたは１．５μｍである場合には、シリコン結晶基板を用いることができる。
【００３９】
レンズ素子１は、例えば半導体技術で用いられるフォトリソ・エッチング技術を用いて、シリコン基板にレンズ素子１に対応する形状のパターンをフォトマスクパターンとして用いてエッチングを行うことにより作製可能である。
【００４０】
次に、本発明の第１の実施の形態にかかる、レンズ素子１を用いた光モジュールについて説明する。図２はこの光モジュールに用いられる支持基板の一例である。支持基板２０は、その上面に溝部２２と、位置合わせマーク２４を有する。支持基板２０は、例えばシリコン結晶基板からなる。溝部２２は断面形状がＶ字状の溝である。
【００４１】
位置合わせマーク２４はレンズ素子１を実装する際に位置合わせに用いるものである。位置合わせマーク２４は十字状のマークであり、溝部２２の両側に４箇所ずつ、計８箇所に設けられている。この８箇所の位置合わせマーク２４の位置は、レンズ素子１を支持基板２０に実装した際にレンズ形成面とその対向面における溝１０ａ、１０ｃの開口部の位置と一致するように設けられている。
【００４２】
図３に支持基板２０とレンズ素子１とを用いた光モジュール３０の一例を示す。光モジュール３０は、支持基板２０と、レーザダイオード等の光源３２と、２つのレンズ素子１と、光ファイバ３４とからなる。２つのレンズ素子１の張出部９と、光ファイバ３４とは溝部２２に配置されている。光源３２と、２つのレンズ素子１と、光ファイバ３４とは所定の間隔をもって配置され、光学的に結合している。光源３２側のレンズ素子１のレンズ形成面は光源３２側、光ファイバ３４側のレンズ素子１のレンズ形成面は光ファイバ３４側を向くように配置されている。図３（ａ）は光モジュール３０の上面図であり、図３（ｂ）は図３（ａ）のＡ−Ａ’面における断面図である。図３（ｂ）において、２つのレンズ素子１と、光ファイバ３４とが接している溝部２２の水平位置を点線で示している。
【００４３】
次に光モジュール３０を作製する際の実装方法について説明する。まず、レンズ素子１の取扱部４の上面７を吸着保持して、レンズ素子１をその張出部９が溝部２２に当接する向きに、支持基板２０上に載置する。この時、２つのレンズ素子１のレンズ形成面とその対向面における溝１０ａ、１０ｃの開口部と、支持基板２０上の８箇所の位置合わせマーク２４とを基準にして位置合わせを行い、ＣＣＤカメラ等による画像処理を利用して、２つのレンズ素子１を配置する。適切な位置にレンズ素子１が配置されたことを確認して各レンズ素子１を支持基板２０に接合する。次に、光源３２を支持基板２０上部から例えばマーカーを用いて高精度に位置決めし、半田バンプ等で接合する。最後に光ファイバ３４の周壁を溝部２２の側壁に当接するように載置して樹脂等を用いて接合する。
【００４４】
以上のように、本実施の形態では、レンズ素子１の取扱部４の下面８に形成された溝１０ａ、１０ｃと支持基板２０上の位置合わせマーク２４を用いて位置合わせを行う。これより、レンズ素子１の外形の形状によらず、短時間で容易に±１μｍの高精度でレンズを実装することができる。さらに、溝を非対称に形成したことにより、実装前にレンズ部２側を容易に判別することができる。
【００４５】
次に、本発明の第２の実施の形態にかかる、レンズ素子１を用いた光モジュールについて説明する。図４はこの光モジュールに用いられる支持基板の一例である。支持基板４０は、その上面に溝部２２と、溝部２２に直交する２つの凹溝４２ａ、４２ｂを有する。支持基板４０は、例えばシリコン結晶基板からなる。溝部２２は断面形状がＶ字状の溝部である。
【００４６】
凹溝４２ａ、４２ｂはレンズ素子１を実装する際に位置合わせに用いる溝であり、長方形状の断面形状を有し、例えばダイシングにより作製できる。本実施の形態では第１の実施の形態の位置合わせマーク２４に代わり、凹溝４２ａ、４２ｂを用いて各レンズ素子１の位置合わせを行う。
【００４７】
図５に支持基板４０とレンズ素子１とを用いた光モジュール５０の一例を示す。光モジュール５０は、支持基板４０と、レーザダイオード等の光源３２と、２つのレンズ素子１と、光ファイバ３４とからなる。２つのレンズ素子１と、光ファイバ３４とは溝部２２に配置されている。光源３２と、２つのレンズ素子１と、光ファイバ３４とは所定の間隔をもって配置され、光学的に結合している。光源３２側のレンズ素子１のレンズ形成面は光源３２側、光ファイバ３４側のレンズ素子１のレンズ形成面は光ファイバ３４側を向くように配置されている。図５（ａ）は光モジュール５０の上面図であり、図５（ｂ）は図５（ａ）のＢ−Ｂ’面における断面図である。図５（ｂ）において、２つのレンズ素子１と、光ファイバ３４とが接している溝部２２の水平位置を点線で示している。
【００４８】
次に光モジュール５０を作製する際の実装方法について説明する。まず、レンズ素子１の取扱部４の上面７を吸着保持して、レンズ素子１をその張出部９が溝部２２に当接する向きに、支持基板２０上に載置する。この時、各々のレンズ素子１のレンズ形成面とその対向面における溝１０ａ、１０ｃの開口部の位置と、支持基板４０上の凹溝４２ａ、４２ｂのエッジとを基準にして位置合わせを行い、ＣＣＤカメラ等による画像処理を利用して、レンズ素子１を配置する。適切な位置にレンズ素子１が配置されたことを確認したら、支持基板４０上に熱硬化型の樹脂を均一に塗布し、上方より加圧し下方から加熱し樹脂を硬化させて、レンズ素子１と支持基板４０を接合する。次に、光源３２を支持基板４０上部から例えばマーカーを用いて高精度に位置決めし、半田バンプ等で接合する。最後に光ファイバ３４の周壁を溝部２２の側壁に当接するように載置して樹脂等を用いて接合する。
【００４９】
以上のように、本実施の形態では、レンズ素子１に形成された溝１０ａ、１０ｃと支持基板４０上の凹溝４２ａ、４２ｂを用いて位置合わせを行う。これより、レンズ素子１の外形の形状によらず、短時間で容易に±１μｍの高精度でレンズを実装することができる。また、溝を非対称に形成したことにより、実装前にレンズ部２側を容易に判別することができる。さらに、第１の実施の形態では、樹脂を用いて接合を行うと位置合わせマーク２４が樹脂により覆われ、その位置が不明確となるが、本実施の形態では、位置合わせマーク２４を用いずに凹溝４２ａ、４２ｂを用いて位置合わせを行っているため、樹脂を塗布しても位置合わせ基準となるものが不明確になることはない。なお、本実施の形態の光モジュールにおいては、光源３２を用いているが、これに代えて、フォトダイオード等の受光素子を用いることもできる。
【００５０】
以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について詳細に説明したが、本発明はかかる例に限定されないことは言うまでもない。本発明の属する技術の分野における通常の知識を有する者であれば、特許請求の範囲に記載された技術的思想の範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、これらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。
【００５１】
上記例では、光学素子１の側面側から見た場合の外形が略台形形状のものについて説明したが、本発明はこれに限定するものではない。高さＨがレンズ形成面側からその対向面側にわたり一定のものや、あるいはレンズ素子１の幅Ｗ方向から見た外形の形状が台形以外の形状のものについても本発明は適用可能である。
【００５２】
レンズ部、縁部、取扱部、張出部、溝、溝部、位置合わせマーク、凹部、凹溝等の形状は上記例に限定されず、様々な形状が考えられる。例えば、レンズ部は、円形に限らず所望の形状で形成可能であり、また、屈折型のレンズ部としてもよい。溝、溝部、凹溝の断面形状は、上記の略正方形形状に限らず、略Ｖ字形状、略台形形状、略半円形状、略長方形形状、あるいは別の形状であってもよい。また、上記例では、光束変換部をレンズ部、また光学素子の例としてレンズ素子を例にとり説明したが、これに限定するものではない。例えば、光束変換部を光偏向部等とし、光学素子を光偏向素子等とした場合にも本発明は適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００５３】
【図１】本発明の実施の形態に係るレンズ素子の構成を示し、図１（ａ）は斜視図、図１（ｂ）は下面図、図１（ｃ）は側面図である。
【図２】本発明の第１の実施の形態に係る支持基板の構成を示す斜視図である。
【図３】本発明の第１の実施の形態に係る光モジュールの構成を示し、図３（ａ）は上面図、図３（ｂ）は図３（ａ）のＡ−Ａ’面における断面図である。
【図４】本発明の第２の実施の形態に係る支持基板の構成を示す斜視図である。
【図５】本発明の第２の実施の形態に係る光モジュールの構成を示し、図５（ａ）は上面図、図５（ｂ）は図５（ａ）のＢ−Ｂ’面における断面図である。
【図６】レンズ素子の側面方向の外形を表す図である。
【図７】図６に示すレンズ素子を実装した場合の断面図である。
【符号の説明】
【００５４】
１、１ａ、１ｂ レンズ素子
２ レンズ部
４ 取扱部
６ 縁部
７ 上面
８ 下面
９ 張出部
１０ａ、１０ｂ、１０ｃ 溝
１２、１３ 側面
１４、１４ａ、１４ｂ、１６、１６ａ、１６ｂ 稜線
２０、４０ 支持基板
２２ 溝部
２４ 位置合わせマーク
３０、５０ 光モジュール
３２ 光源
３３ 光軸
３４ 光ファイバ
４２ａ、４２ｂ 凹溝
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光学基板の表面に形成された光束変換部と、前記光束変換部の一部に沿った縁部と、前記光束変換部の周辺の他部側に前記光束変換部の表面に略平行な面内で前記光束変換部よりも広い幅を有するように延設された取扱部と、を具え、前記縁部と前記取扱部は前記光学基板により構成されており、前記取扱部における前記光学基板の前記表面と前記光学基板の裏面とを繋ぐ前記光学基板の側面には溝が設けられている光学素子と、表面に溝部を有する支持基板と、を準備する工程と、
前記支持基板の前記溝部に前記光学素子の一部を配置することで、前記支持基板に前記光学素子を実装する工程と、を有することを特徴とする光学素子の実装方法。
【請求項２】
前記光学素子の前記溝の断面形状は，略Ｖ字形状，略台形形状，略半円形状，略長方形形状，略正方形形状のいずれか１つであることを特徴とする請求項１に記載の光学素子の実装方法。
【請求項３】
前記光学素子の前記溝は，前記光束変換部の光軸を含みかつ前記取扱部を横切る仮想平面から所定距離離れて設けられていることを特徴とする請求項１または２に記載の光学素子の実装方法。
【請求項４】
前記光学素子の前記取扱部は略直方体形状を有し，前記光学素子の前記縁部は円弧形状を有し，前記円弧形状が前記光学基板の前記表面側から前記光学基板の前記裏面側まで延びて蒲鉾形の張出部を形成していることを特徴とする請求項１から３のいずれかの１項に記載の光学素子の実装方法。
【請求項５】
前記光学素子の前記光学基板はシリコン結晶基板であることを特徴とする請求項１から４のいずれかの１項に記載の光学素子の実装方法。
【請求項６】
前記光学素子の前記光束変換部は回折光学素子からなることを特徴とする請求項１から５のいずれかの１項に記載の光学素子の実装方法。
【請求項７】
前記光学素子の前記光束変換部はレンズであることを特徴とする請求項１から６のいずれか１項に記載の光学素子の実装方法。
【請求項８】
前記光学素子の前記溝は前記光学基板の前記表面と前記光学基板の裏面とに亘って設けられていることを特徴とする請求項１から７のいずれか１項に記載の光学素子の実装方法。
【請求項９】
前記光学素子の前記溝は前記光学基板の前記表面に対して垂直な方向に沿って設けられていることを特徴とする請求項１から８のいずれか１項に記載の光学素子の実装方法。
【請求項１０】
前記溝は前記光学基板に複数設けられており、前記複数の溝は前記光束変換部の光軸を含みかつ前記取扱部を横切る仮想平面に対して非対称に設けられていることを特徴とする請求項１から９のいずれか１項に記載の光学素子の実装方法。
【請求項１１】
前記支持基板の前記表面に、光源を配置する工程をさらに有することを特徴とする請求項１から１０のいずれか１項に記載の光学素子の実装方法。
【請求項１２】
前記支持基板の前記表面に、受光素子を配置する工程をさらに有することを特徴とする請求項１から９のいずれか１項に記載の光学素子の実装方法。
【請求項１３】
前記支持基板の前記表面には、位置合せマークが設けられており、
前記光学素子を実装する工程は、前記光学素子の前記溝と前記位置合せマークとを用いて前記光学素子と前記支持基板との位置合せを行うことを特徴とする請求項１から１２のいずれか１項に記載の光学素子の実装方法。
【請求項１４】
前記支持基板の前記表面には，位置決め用の凹部が設けられており、
前記光学素子を実装する工程は、前記光学素子の前記溝と前記位置決め用の凹部とを用いて前記光学素子と前記支持基板との位置合せを行うことを特徴とする請求項１から１２のいずれか１項に記載の光学素子の実装方法。
【請求項１５】
前記支持基板上の前記溝部に、光ファイバを配置する工程をさらに有することを特徴とする請求項１から１４のいずれか１項に記載の光学素子の実装方法。
【請求項１】
光学基板の表面に形成された光束変換部と、前記光束変換部の一部に沿った縁部と、前記光束変換部の周辺の他部側に前記光束変換部の表面に略平行な面内で前記光束変換部よりも広い幅を有するように延設された取扱部と、を具え、前記縁部と前記取扱部は前記光学基板により構成されており、前記取扱部における前記光学基板の前記表面と前記光学基板の裏面とを繋ぐ前記光学基板の側面には溝が設けられている光学素子と、表面に溝部を有する支持基板と、を準備する工程と、
前記支持基板の前記溝部に前記光学素子の一部を配置することで、前記支持基板に前記光学素子を実装する工程と、を有することを特徴とする光学素子の実装方法。
【請求項２】
前記光学素子の前記溝の断面形状は，略Ｖ字形状，略台形形状，略半円形状，略長方形形状，略正方形形状のいずれか１つであることを特徴とする請求項１に記載の光学素子の実装方法。
【請求項３】
前記光学素子の前記溝は，前記光束変換部の光軸を含みかつ前記取扱部を横切る仮想平面から所定距離離れて設けられていることを特徴とする請求項１または２に記載の光学素子の実装方法。
【請求項４】
前記光学素子の前記取扱部は略直方体形状を有し，前記光学素子の前記縁部は円弧形状を有し，前記円弧形状が前記光学基板の前記表面側から前記光学基板の前記裏面側まで延びて蒲鉾形の張出部を形成していることを特徴とする請求項１から３のいずれかの１項に記載の光学素子の実装方法。
【請求項５】
前記光学素子の前記光学基板はシリコン結晶基板であることを特徴とする請求項１から４のいずれかの１項に記載の光学素子の実装方法。
【請求項６】
前記光学素子の前記光束変換部は回折光学素子からなることを特徴とする請求項１から５のいずれかの１項に記載の光学素子の実装方法。
【請求項７】
前記光学素子の前記光束変換部はレンズであることを特徴とする請求項１から６のいずれか１項に記載の光学素子の実装方法。
【請求項８】
前記光学素子の前記溝は前記光学基板の前記表面と前記光学基板の裏面とに亘って設けられていることを特徴とする請求項１から７のいずれか１項に記載の光学素子の実装方法。
【請求項９】
前記光学素子の前記溝は前記光学基板の前記表面に対して垂直な方向に沿って設けられていることを特徴とする請求項１から８のいずれか１項に記載の光学素子の実装方法。
【請求項１０】
前記溝は前記光学基板に複数設けられており、前記複数の溝は前記光束変換部の光軸を含みかつ前記取扱部を横切る仮想平面に対して非対称に設けられていることを特徴とする請求項１から９のいずれか１項に記載の光学素子の実装方法。
【請求項１１】
前記支持基板の前記表面に、光源を配置する工程をさらに有することを特徴とする請求項１から１０のいずれか１項に記載の光学素子の実装方法。
【請求項１２】
前記支持基板の前記表面に、受光素子を配置する工程をさらに有することを特徴とする請求項１から９のいずれか１項に記載の光学素子の実装方法。
【請求項１３】
前記支持基板の前記表面には、位置合せマークが設けられており、
前記光学素子を実装する工程は、前記光学素子の前記溝と前記位置合せマークとを用いて前記光学素子と前記支持基板との位置合せを行うことを特徴とする請求項１から１２のいずれか１項に記載の光学素子の実装方法。
【請求項１４】
前記支持基板の前記表面には，位置決め用の凹部が設けられており、
前記光学素子を実装する工程は、前記光学素子の前記溝と前記位置決め用の凹部とを用いて前記光学素子と前記支持基板との位置合せを行うことを特徴とする請求項１から１２のいずれか１項に記載の光学素子の実装方法。
【請求項１５】
前記支持基板上の前記溝部に、光ファイバを配置する工程をさらに有することを特徴とする請求項１から１４のいずれか１項に記載の光学素子の実装方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【公開番号】特開２００８−１０２５４８（Ｐ２００８−１０２５４８Ａ）
【公開日】平成２０年５月１日（２００８．５．１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−３２５２９５（Ｐ２００７−３２５２９５）
【出願日】平成１９年１２月１７日（２００７．１２．１７）
【分割の表示】特願２００１−３４８２５３（Ｐ２００１−３４８２５３）の分割
【原出願日】平成１３年１１月１４日（２００１．１１．１４）
【出願人】（００００００２９５）沖電気工業株式会社 (6,645)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２０年５月１日（２００８．５．１）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年１２月１７日（２００７．１２．１７）
【分割の表示】特願２００１−３４８２５３（Ｐ２００１−３４８２５３）の分割
【原出願日】平成１３年１１月１４日（２００１．１１．１４）
【出願人】（００００００２９５）沖電気工業株式会社 (6,645)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]